編者按：日前，ROHM推出了其面向工業(yè)市場的“BD7F系列”隔離型反激式DC/DC轉(zhuǎn)換控制器。在此之前，數(shù)家全球知名的電源管理半導(dǎo)體供應(yīng)商都推出了無需光耦的隔離型控制芯片，ROHM此時(shí)才加入到這一市場的競爭中來，未來如何能在競爭中贏得一席之呢？ROHM半導(dǎo)體（上海）有限公司設(shè)計(jì)中心應(yīng)用技術(shù)二部高級(jí)經(jīng)理周勁先生做了詳細(xì)的介紹。

ROHM半導(dǎo)體（上海）有限公司 設(shè)計(jì)中心 應(yīng)用技術(shù)二部 高級(jí)經(jīng)理 周勁

“去光耦運(yùn)動(dòng)”

       從人身安全和系統(tǒng)保護(hù)的角度考慮，電子設(shè)備必須具有絕緣特性，而采用隔離型電源是把強(qiáng)電與弱電分開的有效辦法。我們常見的一些，像工廠的自動(dòng)化設(shè)備、FA變頻器、PLC控制、AC伺服等等，這些工廠設(shè)備上的一個(gè)應(yīng)用對(duì)于絕緣電源會(huì)有需求。通信基站的，比如中繼器、服務(wù)器、工業(yè)設(shè)備上的電源等等的會(huì)有絕緣電源的需求。另外一個(gè)就是太陽能逆變器，通過太陽能來進(jìn)行發(fā)電，實(shí)際上如果實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)的話，是需要我們有絕緣的電源轉(zhuǎn)換成跟室內(nèi)一樣的電壓，并到網(wǎng)上去，這種不間斷的電源也是應(yīng)用越來越廣泛。

       當(dāng)隔離電源控制系統(tǒng)把高壓強(qiáng)電和低壓弱電被隔離后，需要通過光耦電路來完成輸

出與輸入的反饋控制，從而達(dá)到電源供應(yīng)的最佳狀態(tài)。

       在光耦電路中的光電耦合器是可以把輸入的電氣信號(hào)通過發(fā)光元件轉(zhuǎn)換成光源后，再由光敏元件還原為電氣信號(hào)的電子部件。輸入端和輸出端的電氣部件是隔離的，可以防止電氣信號(hào)的噪聲干擾和觸電危險(xiǎn)。

       因此，隔離型電源受到了客戶的廣泛歡迎，光耦曾一度成為電子元器件領(lǐng)域的明星產(chǎn)品。然而好景不長，系統(tǒng)廠商逐漸發(fā)現(xiàn)光耦電路存在著一些不可避免的弱點(diǎn)。一是由于光電元件的老化使得光耦電路的壽命僅僅可以保持5年水平，二是光耦電路系統(tǒng)組件過多，降低了系統(tǒng)的可靠性，第三光耦電路開發(fā)設(shè)計(jì)復(fù)雜，增加了系統(tǒng)的成本。

       于是，電源供應(yīng)商開始考慮研發(fā)一種無需光耦的隔離型電源系統(tǒng)，一場“去光耦運(yùn)動(dòng)”就此拉開。各電源半導(dǎo)體供應(yīng)商，都紛紛開發(fā)出無需光耦的反激式隔離電源控制系統(tǒng)，開始贏得電源開發(fā)工程師的青睞。

ROHM為何此時(shí)加入？

       功率元器件與控制一直是ROHM的重要業(yè)務(wù)之一，此次推出首款隔離型DC/DC電源控制芯片，更加豐富了它在電源管理領(lǐng)域的產(chǎn)品線分布，可以為客戶提供更為廣泛的選擇。

ROHM在電源類領(lǐng)域不斷發(fā)力，大背景是因?yàn)榻┠旯I(yè)市場的業(yè)務(wù)不斷提高，該公司不斷把資源投入到工業(yè)市場。

圖為ROHM面向工業(yè)市場的產(chǎn)品分布

       對(duì)ROHM來講，10年以前占比80%的都是在消費(fèi)類電子市場，集中在這上面發(fā)力。到了2010年前后，ROHM在工業(yè)和汽車市場開始發(fā)力，今年預(yù)計(jì)能夠達(dá)到40%銷售額的占比，今后會(huì)逐漸加大投入，明年的目標(biāo)是會(huì)占到41%，在工業(yè)、機(jī)器和汽車的應(yīng)用上，是未來ROHM戰(zhàn)略的發(fā)展方向。

“BD7F系列”控制器三大特色

       首先，盡量去掉光電耦合器，簡化電路設(shè)計(jì)，減少零部件數(shù)量。光電耦合器是會(huì)發(fā)光的，內(nèi)部有發(fā)光元件，它自身會(huì)消耗相對(duì)比較多的電流。另外，因?yàn)樗l(fā)光的器件和光接收的器件組合，它的光效率會(huì)衰減，接收效率會(huì)衰減。去掉光電耦合器，它的可靠性會(huì)增加、會(huì)有保證，并且隨著時(shí)間的推移，性能也會(huì)很穩(wěn)定。

圖為ROHM開發(fā)的去光耦DC/DC轉(zhuǎn)換控制器電路

       怎么去掉光電耦合器呢？從這個(gè)電路來看，通過線圈上的開關(guān)，產(chǎn)生一個(gè)波形，然后二次側(cè)刺激它，來感應(yīng)出這個(gè)電流，來實(shí)現(xiàn)電壓的輸出。我們看這一點(diǎn)，變壓器初級(jí)的這一個(gè)波形，就是這么一個(gè)開關(guān)的波形，這個(gè)峰值，我們把它稱作VSW，就是開關(guān)變壓的一個(gè)模型。實(shí)際上這個(gè)VSW是輸入電壓再加上輸出電壓和一個(gè)匝數(shù)比，有這么一個(gè)關(guān)系。因此，這個(gè)VSW是包含著有輸出，相關(guān)的一個(gè)信息，難點(diǎn)在于怎么把這個(gè)信息讀取出來，反應(yīng)到前面，問題在這個(gè)地方，現(xiàn)在的方法，就是直接去觀測后面的這塊，ROHM新開發(fā)了一個(gè)信息提取電路，現(xiàn)在是這么一個(gè)叫法，把VSW相關(guān)的內(nèi)容提取出來，實(shí)現(xiàn)對(duì)VSW的監(jiān)控，把VSW波形提取之后，間接地實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過我們的輸出電壓，一次側(cè)反饋的這樣一個(gè)說法。通過這樣的方式監(jiān)控VSW電壓，間接控制二次側(cè)，也就取消了前面光電耦合器直接反饋的電路，通過內(nèi)置提取電路，來實(shí)現(xiàn)對(duì)二次側(cè)輸出電壓的監(jiān)控。

自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間控制的效果

       第二個(gè)特色是通過自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間控制技術(shù)，能夠改善負(fù)載響應(yīng)的特性。我們簡單介紹一下，幾種非絕緣的DCDC控制方式，一種是電壓模式的控制方式，一種是電流模式的控制方式。這兩種是相對(duì)比較傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，相對(duì)補(bǔ)償電路會(huì)比較復(fù)雜一點(diǎn)，特別是電壓模式，我們會(huì)需要一個(gè)相對(duì)的補(bǔ)償來保證它在所有負(fù)載狀況，所有溫度特性狀況下，來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的工作，這是需要一個(gè)相對(duì)比較復(fù)雜的相位補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)。電流模式是電壓模式的一個(gè)改進(jìn)版，在監(jiān)控電壓的同時(shí)，還會(huì)檢測電感里面的電流。相位補(bǔ)償會(huì)比電壓模式好一點(diǎn)，但是這兩個(gè)傳統(tǒng)存在的一個(gè)問題，就像這樣，可以看出這種傳統(tǒng)的控制方式，當(dāng)負(fù)載發(fā)生突然變化的時(shí)候，輸出電壓會(huì)有一個(gè)波動(dòng)，因?yàn)檫@兩種方式從根本上來講，都是一個(gè)三角波來實(shí)現(xiàn)控制，是通過間接的轉(zhuǎn)化方式來的，因此，它的速度會(huì)慢一點(diǎn)。最先發(fā)展出來的，像電腦等等的一些大電流的需求越來越高了，間接發(fā)展出了導(dǎo)通時(shí)間控制，這個(gè)東西得益于廣泛應(yīng)用吧，它實(shí)際上直接監(jiān)控輸出電壓，當(dāng)它比參考電壓低的時(shí)候，到一定時(shí)間在下降的時(shí)候，實(shí)際上就是通過直接對(duì)輸出電壓的監(jiān)控來實(shí)現(xiàn)它的直接控制，因此，相位補(bǔ)償，因?yàn)樗呛苤苯涌词裁磿r(shí)候開始，什么時(shí)候關(guān)，相位補(bǔ)償不需要去進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)樗乃俣群芨?。另外，?fù)載響應(yīng)特性良好，廣泛應(yīng)用在CPU，電壓比較低，電流比較大的場合，負(fù)載變化比較劇烈的情況下。這個(gè)是我們導(dǎo)通時(shí)間控制的方式，實(shí)現(xiàn)的一個(gè)波形，只有當(dāng)負(fù)載電流突變的時(shí)候，只有一小點(diǎn)點(diǎn)波動(dòng)就能夠穩(wěn)定在一個(gè)應(yīng)當(dāng)輸出的電壓方式上。通過對(duì)非絕緣的DCDC轉(zhuǎn)換的導(dǎo)通時(shí)間控制方式，把它移植到了絕緣內(nèi)部上，在ROHM自身還有自身的一些專利技術(shù)的應(yīng)用，我們叫做自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間控制，完全實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)通時(shí)間控制上的種種優(yōu)點(diǎn)的移植，比如不需要相位補(bǔ)償，負(fù)載響應(yīng)仍然是很好的，這就是應(yīng)用在柵極絕緣驅(qū)動(dòng)器，隔離通信這塊，從電源上就可以得到廣泛的應(yīng)用。

通過負(fù)載補(bǔ)償糾正二極管壓降

       第三個(gè)特色是通過負(fù)載補(bǔ)償糾正輸出特性，能夠保證在重負(fù)載的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的平穩(wěn)。這是ROHM獨(dú)有的技術(shù)，因?yàn)樗淮嬖谥苯拥姆答?，?dāng)負(fù)載比較重的時(shí)候，到電流進(jìn)入連續(xù)區(qū)的時(shí)候，實(shí)際上電路也是一個(gè)很正常的現(xiàn)象，電流大了，電壓下降會(huì)比較大。ROHM有一個(gè)獨(dú)自開發(fā)的一個(gè)應(yīng)用技術(shù)，通過一個(gè)電阻來設(shè)定反饋的比例，調(diào)整這個(gè)比例，來實(shí)現(xiàn)在大電流的時(shí)候，我們能夠在某種程度上對(duì)輸出電壓進(jìn)行補(bǔ)償，把大電流的時(shí)候，本來應(yīng)該跌落的電壓，能夠?qū)崿F(xiàn)在全電流負(fù)載上，能夠?qū)崿F(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。

       在采訪過程中，周勁反復(fù)強(qiáng)調(diào)這款全新的BD7F系列新品的高可靠性，正是使用了ROHM獨(dú)有的專利技術(shù)，才使得它在未來的市場競爭中大有可為。