德州仪器2024年电源设计研讨会线上系列顺利举行

2024 年 9 月至 11 月，德州仪器 2024 年电源设计研讨会线上系列顺利举行。在系列直播中，来自德州仪器的技术专家介绍了广泛的电源管理知识，以及德州仪器在电源管理领域的技术和应用。

本系列研讨会聚焦众多电源管理领域的热点话题，介绍了跨电感稳压器 (TLVR)、线性稳压器 (LDO)、相移全桥转换器 (PSFB)的基础知识、特性和使用技巧，为大家全方位展示德州仪器电源管理领域的产品和技术。此外，我们还探讨了基于 TI GaN 的优化型临界模式功率因数校正控制、如何使用传统升压控制器创建初级侧调节反激式转换器、基于系统权衡对三相工业系统的交流/直流电源转换拓扑的比较，并揭秘了高压应用安规中的电气间隙和爬电距离。这些内容为工程师们进行高性能、高功率密度、具有成本效益的设计提供了灵感，助力开发出更加高效和可靠的电源管理系统，从而进一步推动电源发展。

系列直播精彩不断

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技术分享异彩纷呈

德州仪器的技术专家们经验丰富，为研讨会带来诸多技术干货的分享，让我们一览他们的风采吧！

冀玉丕

汽车电源设计团队系统经理

负责亚太区汽车的电源参考设计方案，多年来一直致力于直流转直流和交流转直流功率变换器电源设计解决方案的研究，拥有丰富的电源工作经验。

游声扬

德州仪器系统经理

游声扬于 2012 年在美国德州大学奥斯汀分校取得博士学位。自 2010 年起加入德州仪器电源设计服务团队。自 2022 年起担任电源设计服务大功率电源团队经理。

高巍

德州仪器系统工程师

从业电源行业已十四年，目前为德州仪器 PDS auto team 的一名系统工程师，主要方向为车载 OBC 和 DC/DC。

郭德胜

德州仪器系统工程师

TI 技术委员会成员，2007 年硕士毕业于哈尔滨工业大学， 2018 年加入德州仪器半导体，就职于电源技术服务团队。TI 技术委员会成员，负责高功率电源的技术支持。精通图腾柱无桥 PFC，高频 LLC，电源的数字控制，GaN 器件应用，和解决 EMI 问题，设计了多款服务器电源的参考设计。

张巍

德州仪器系统开发与应用经理

负责隔离和非隔离栅极驱动器的路线图和技术定义。他专注于高密度电源、高压绝缘及其安规标准。

汪军

德州仪器电源设计方案团队系统工程师

德州仪器电源设计方案团队系统工程师。有超过 15 年的电源研发，半导体电源系统方案设计以及客户技术支持经验，主要负责工业和消费应用市场的高能效高功率密度电源系统方案设计。

精选技术问答

在直播中，大家热情满满，积极与我们的技术专家交流互动。我们也精选了一些技术问题，与大家一起分享和回顾。

Q1：LDO 的压差控制在什么样的范围电源效率最高，性能最好？

单纯从效率角度，在满足大于 LDO 最小压差的基础上越低越好。但是还需考虑动态负载条件。此外还需要同时兼顾电源抑制比，噪音等。

Q2：关于内层安规，对爬电/电气间隙可能不适用，这块的安规距离计算，有的可能按内层减半处理，这样合理么？

你理解的是对的，内层的 PCB 距离可以降低污染等级加上 PCB 的作为绝缘材料的介电常数，具体的要参考 IPC2221 关于 PCB 绝缘的标准。

Q3：临界导通模式 (CrM) PFC 的工作原理是什么？

临界导通模式 (CrM) PFC，是指电感电流在每个开关周期的电流都刚好下降到 0A 的工作模式。但在实际应用中，为了实现开关管的零电压开通 (ZVS)，还会有一定的负向谐振电流。临界导通模式通过改变开关周期内的 TON、TOFF、Trp 和 Trv，确保下面两点：1.负向电流可以实现主开关的 ZVS ; 2.开关周期内的平均电流正比于输入电压。从而同时实现了开关管的 ZVS 和输入电流的 iTHD 接近于 0 的目的。

Q4：TLVR 的瞬态电流摆率通常由 Lc 设置，但如果 Lm 足够低，那么 Lm 实际上会使 Lc 短路，使得瞬态性能更快，但这会产生非常大的电流纹波，导致效率受损。我的理解对吗？

瞬态电流由 Lc 以及漏感设置，Lm 不会短路 Lc，只会短路对应的耦合电感。而且该励磁过程（短路）只会发生在其中的几相，不会所有相同时励磁。TLVR 和多相 BUCK 如果采用相同的参数（通过去/增 Lc 兼容），TLVR 的效率会低于多相 BUCK 只要是因为 Lc 侧的电流回路带来的损耗以及磁件磁损增加（工作在 N*fsw）。而当 TLVR 和多相 BUCK 满足相同的瞬态参数时，两者的效率实际上是差不多的。

Q5：在成本效益方面，Vienna , NPC , ANPC 和 FC 拓扑的对比如何？

三电平拓扑其无源器件会有显著的降低，如果只需要单向的 PFC 整流，维也纳拓扑具体最低的成本，无源器件和功率半导体成本也是最低的，同理，其他三电平拓扑比如 NPC, T 型，ANPC 三电平，无源器件成本会明显降低，体积也会变小，功率密度更高，需要指出的是相比于其他三电平，飞跨电容三电平可以大大降低无源器件的成本和体积，更适合高功率密度的低成本的应用。

Q6：PSFB 在高压大功率应用中如何实现零电压开通 (ZVS)？有哪些因素影响 ZVS 的实现？

PSFB 主要依靠存储在与变压器相串联的电感以及存储在输出电感上的能量来洩放开关管上电容的能量达到软开关。影响 ZVS 的因素主要有三点：1.谐振槽在工作频率区间为电感性阻抗；2.电感上存储的能量是否高于开关管寄生电容存储的能量；3.死区时间长短。