如何精简供电系统设计：高性能AC前端有办法
品慧电子讯对于在设计一个穏压的AC-DC转换器的同时，还要包括功率因素校正(PFC)功能，这是一项非常艰巨的工作。最棘手的，莫过于在全球电网输入电压范围，即由85 Vrms至264 Vrms范围内，都能够维持良好的性能。究竟如何能精简供电系统的设计呢？
根据过往的经验，设计穏压的AC-DC转换器都需要在转换效率与功率因素校正之间折冲权衡。此外、在散热管理及配定有源和磁性组件的指标时,也都需要照顾到最恶劣的操作情况, 加大了设计难度。
在产品地区化, 只提供当地市电电的产品是一些OEM生产厂家的折冲方法，但并非最理想的选择。
现在, 有一种自适应单元拓朴(Adaptive Cell)技术, 采用双箝位零电压开关(DC-ZVS)技术，超越AC-DC功率转换传统技术的局限，兼备卓越性能及应用简捷两大优点。
DC-ZVS拓朴包括一个全桥的初级侧和次级侧的单端整流器(见图1)，电感器是能量传输的主要元素，它有两个不同的线圈；电容器是次级侧的储能组件。在这三个拓朴阶段，这些元素(包括精准的开关时间)保证了每个开关过渡均在零电流或零电压瞬间进行，固此，纵便开关频率非常高，仍能把开关损耗降至最低。
图1： DC-ZVS转换器架构简化示意图
另一个优胜的地方是，每个开关过渡均保证不带过压瞬态。加在初级开关的反向电压最高亦不会超过输入电压的峰值，因此这拓朴内可以采用额定值更低的开关器件 。因此，可以选择最配合、最有利的数值，达到更低传导功耗，更低驱动电流和高功率密度等效果。
自适应单元 “Adaptive Cell”实现了一个动态方法来管理两个相同的DC-ZVS转换器，无论输入线压的波动，均能维持最高效率。转换器的输出是并联的。输入侧可以是串联或并联(图2)。耦合的电感共享一个核芯，初级侧配电链以一个共同控制器调节，结果是在任何应用条件，单元与单元之间更对称，处理能量更均等。
图2： 自适应单元(Adaptive Cell)动态结构简化示意图
DC-ZVS和自适应单元拓朴有以下几项优点：
转换效率不受输入电压影响
高关关频率，可以采用细小的滤波器；噪声频谱更容易滤掉
出色的功率因素校正(即使在低线压)，减少PFC损耗
优化线－电流波型，改善PFC及整体供电质量，减少谐波
符合SELV安全规格
隔离、可靠的磁性耦合(比光耦优胜)
符合国际EMI及EMC标准
Vicor的VI BRICKAC前端，同时采用了DC-ZVS和自适应单元拓朴。它是一个330W，带PFC及内置整流、滤波和瞬变保护的AC-DC转换器，可在85V－264V全球输入电压范围内操作。输出PFC稳压48Vdc电压。
VI BRICK AC前端的功率密度是121W/in3 (7.5 W/cm3)，薄身，高度只有9.55mm。板面面积只有一张名片大小。在整个输入电压范围内，效率仍然保持在高水平，峰值效率 >92%。基板操作温度由-55°C至100°C，有C级、T级及M级三款:
图3： Vicor的VI BRICK AC前端展现了DC-ZVS的优点
图4：VI BRICK AC前端
