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您需要交错式直流-直流转换器吗？ 1 min Blog 并非所有设计师都是电力系统工程师，但了解如何构建高效率电源转换器的不同方法仍然很有价值。这包括交流-直流和直流-直流转换、逆变器、功率因数校正（PFC）电路以及其他许多用于电源转换和效率的设备。尽管大多数设计师可能不会从头开始构建电源，但他们仍然需要选择它们并了解如何将它们集成到更大的系统中，包括可能与电网互动的系统。 随着最近对可再生能源及其与现有电网集成的关注，特别是在美国，更多的设计师可能会转向智能基础设施和电力电子。电源转换是该集成的重要部分，随着电网的现代化，先进的电源转换器设计肯定会受到高度需求。 设计师应该了解的一种重要的开关转换器类型是交错直流-直流转换器。这种类型的转换器使用一个简单的想法来确保高效率的直流-直流转换，但它对于可再生电网、带有多个电池的车辆以及具有独立负载的复杂系统具有独特的适应性。这些转换器可以作为一个大系统从多个转换器阶段构建，但也有作为集成电路的小型转换器可用。如果你决定在下一个系统中使用这种转换器拓扑，请继续阅读以了解其功能和一些组件选择的最佳实践。 什么是交错直流-直流转换器？ 直流-直流转换器通常在与某个输入直流源交互时操作特定的拓扑。输入被传递到第一阶段转换器，通常是为了降低电压并向总线输出功率。第二阶段转换器从第一阶段输出总线上取电，根据该部分的PDN需求可能会进行升压或降压。在我们构建的设计中，我们将使用一个开关转换器作为第一阶段转换器，然后可能使用一个小型 LDO调节器IC再次降压到较低的逻辑电平。这为你提供了下图所示的拓扑： 在上述拓扑中，我们有一个单输入单输出（SISO）转换器，然后连接到下游的SISO转换器，依此类推。这通常跨越2到3个阶段，将电压降低到来自有源或无源直流输入的各种逻辑电平，而直流输入块可能由整流桥供电。 如果我们有多个隔离负载、多个源或两者兼而有之怎么办？这就是交错的用武之地。 带交错的MIMO、MISO或SIMO 交错技术是一种使用多个转换器阶段与单一电源相结合来驱动多个负载，或使用多个电源驱动单一负载，或这些的某种组合的技术。交错直流-直流转换器使用并联连接到输入和输出总线的多个开关转换器阶段。在交错直流-直流转换器中使用了三种一般的拓扑结构： 单输入多输出（SIMO）：这可能是最常见的交错直流-直流转换器类型。单一电源为并联在单一总线上的多个转换器阶段提供电力。每个转换器阶段将输出电力供给其自己的负载，这些负载可能与输出总线上其余负载电气隔离。 多输入单输出（MISO）：这是SIMO交错直流-直流转换器的反向类型。这些转换器使用多个电源操作，其中电源通常彼此独立且不共享相同的输入总线。输出总线是共享的，因为所有转换器都为单一负载提供电力。 多输入多输出（MIMO）：这些可能是最复杂的交错直流-直流转换器，但它是在太阳能阵列中用于电池充电器的标准转换器类型。多个源与多个电力阶段交错，然后可能共享给多个负载电力。 从上述列表中，有两种明确的情况，你可能需要使用交错转换器。首先，你可能需要从多个不同电压的源中提取电力，每个源都需要不同的升压或降压因素。其次，你可能需要为具有非常不同阻抗的多个负载供电。将低阻抗负载放在SISO转换器的输出总线上可能会导致转换器进入间断导通模式，但将这个负载隔离到它自己的转换器阶段可以帮助你避免所有其他负载的间断操作。 交错的目标 我上面提到了确保连续导通模式操作，但除了确保你在这种模式下操作之外，还有更多内容。有些转换器完全在间断模式下操作的例子。交错背后的整个观点很简单：减少输出电流的纹波。这是通过偏移开关PWM信号的相位来实现的，如下面的例子所示。 在这个例子中，我们有2个相等的电感器，发送到转换器每个阶段的 功率MOSFET中的PWM信号相位相差90度（图表标记为Q1和Q2）。这里，流入电路并传递到输出的总电流是输出电感器中电流的总和。通过在底部图表中添加这两个曲线，我们可以看到与单独的任何一条曲线相比，总电流的纹波将大大减少。 从上述图表中，你可以推断出对流入转换器并供给负载组件的电流产生的两种效果： 在SIMO转换器的输入端：电感电流的相位差使得从源头抽取的总电流变得更加平滑。因为总电流被分配到每个输出，每个输出电流的纹波因子 阅读文章
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比较最佳功率电子用MOSFET 1 min Blog MOSFET是涉及稳定电源供应、快速开关和低损耗的一些最重要的组件，在多种应用中发挥着重要作用。特别是，离散MOSFET在电机控制、电源调节、专用逻辑、高功率放大器、照明以及其他需要高电流吸收和低损耗的系统中占据主要地位。如果你开始在组件市场上四处查看，你会发现大多数半导体制造商都提供多种组件选项。在如此多的组件选项中导航和进行比较可能很困难，尤其是当有这么多组件选项可用时。 尽管我们希望认为有一种MOSFET适用于所有事物，但实际上并没有一种客观上“最好”的MOSFET适用于每个系统。一些MOSFET针对特定产品、应用或行业。其他则针对一般的“高功率”或“低功率”设计师。权衡利弊需要时间、技能和经验，并不是所有工程师都有时间比较每个组件。因此，可以理解一些工程师有他们用于一切的首选MOSFET，即使这可能意味着他们在为了这种便利而过度设计他们的系统并增加额外成本。 因为我们非常关心帮助工程师获得适合他们产品的完美组件，我们编制了一份适用于一系列电力电子应用的最佳MOSFET列表。这些产品的选择和比较基于它们的受欢迎程度，而其他一些不那么知名或较新的组件则提供了相对于更受欢迎的MOSFET选项的重大优势。 比较最佳MOSFET 如果你正在为你的新电子设备寻找最佳MOSFET选项，应该比较哪些维度呢？有几个维度可以用来比较MOSFET，范围从基本电气参数到高频性能。首先，我们将看看通常适用于MOSFET的基本电气规格，然后我们将看看在专业应用中重要的更高级性能指标。 基本电气规格 在选择最佳MOSFETs时，以下是一些重要的电气规格。 电流限制：这可能是最常用来选择最佳MOSFET的一个规格。如果在某个ON状态电阻下超过了电流限制，通道中的散热会加速，组件将迅速失效。 ON状态电阻：这是电流限制的对应项。ON状态电阻将决定通道中耗散的功率量以及组件是否能承受高电流。 温度限制：这只是量化可靠性的另一种方式。如果MOSFET的结温超过额定值，它们几乎会立即失败，因此这个规格在高可靠性系统中至关重要。 增强模式与耗尽模式：这仅仅决定了在操作过程中如何调制门极使MOSFET开启或关闭。 击穿电压：这简单地说明了驱动体二极管进入反向偏置所需的电压。这些电压往往相当高，但在可能运行在负极性的高功率系统中仍然很重要。 上升时间：对于开关应用，如在开关转换器中，上升时间是一个重要考虑因素。当用PWM脉冲驱动器驱动时，上升时间应该短于送到门极的脉冲。 在MOSFET过度设计是可以接受的，特别是在芯片短缺期间。例如，你总可以接受较低的ON状态电阻以确保通道中的低功率损耗和散热，你也总可以接受更高的电流额定值以确保可靠性。随着 组件短缺似乎从一个组件类别转移到另一个组件类别，你永远无法预测你偏好的穿孔MOSFET何时突然短缺。 更高级的性能指标 上面列出的点对于只需要在硅上的通用组件的低频率、低功率系统来说是很好的。然而，随着涉及射频功率产品的新应用迅速成为常态，以及在某些行业中可靠性如此重视，其他指标变得非常重要，并将成为选择最佳MOSFET的基础。 材料平台：硅是绝大多数集成电路的首选材料，但对于高级应用来说，其他平台更为理想。这里重要的是，低损耗频率范围和热导率是材料平台的功能。像GaAs、SiC和GaN这样的替代材料都能在较高频率下为给定的功率输出提供更高的热导率。 输入和输出电容：在实际的无线频率或在超快速数字系统中，电容变得重要，因为它会修改输入阻抗并限制组件的带宽。在非常高的频率（毫米波）下，输入和输出电容可以形成一个意外的反馈回路，允许功率在一个闭环中流动，其中噪声被放大。 温度系数：在设计高可靠性系统时，应考虑多个温度系数值。这些系数在精密测量和电光学（例如， 阅读文章
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