【導(dǎo)讀】對(duì)于buck電路的成本，很多人認(rèn)為與三級(jí)電路相比其優(yōu)勢(shì)并不明顯。但實(shí)際上，從性能、尺寸、可靠性上來說，buck電路都要優(yōu)于三級(jí)電路。就性能而言，三級(jí)電路與雙buck是不在一個(gè)層面的。
糾結(jié)于成本問題的設(shè)計(jì)者有可能是因?yàn)閷?shí)踐機(jī)會(huì)較少，對(duì)成本的了解不夠深刻，所以出現(xiàn)了高估的現(xiàn)象。另一方面，一旦多家企業(yè)都開始產(chǎn)出，就必定將對(duì)電路進(jìn)行優(yōu)化，到時(shí)成本將不再是問題。下面就來對(duì)雙buck電路的成本問題進(jìn)行討論。
就性能而言，三級(jí)電路與雙buck是不在一個(gè)層面的。但三級(jí)電路控制非常簡單，容易理解，不像雙buck電路控制復(fù)雜精確。三級(jí)電路采用的MOS功率器件太多，影響大批量的可靠性，這是其一，其二是傳統(tǒng)buck電路的缺點(diǎn)，無論哪種工作模式，均沒有雙buck的性能優(yōu)秀。這是導(dǎo)致效率不高的原因之一。多數(shù)人都知道。其三是三級(jí)電路的工作特性，導(dǎo)致其干擾會(huì)比兩級(jí)的大。
以70W的HID鎮(zhèn)流器方案為例，有高頻的，有三級(jí)全橋低頻通用方案，還有兩級(jí)半橋雙buck方案，均以設(shè)計(jì)成功。其中，想說說低頻方案的兩級(jí)和三級(jí)最主要的特點(diǎn)：兩級(jí)半橋雙buck方案：成本上來說并不比三級(jí)便宜。但在性能上要比三級(jí)要好一些，如：輸出波形、溫升、效率等。但雙buck的控制較復(fù)雜，參數(shù)調(diào)試麻煩，互相牽制，調(diào)試之初稍有不慎，就會(huì)爆響，不過一旦參數(shù)調(diào)試OK后，便能可靠運(yùn)行。至于恒功率控制精度及MCU整體控制和三級(jí)差不多，都是采用恒流方式來達(dá)到恒功率。三級(jí)全橋低頻通用方案：電路結(jié)構(gòu)清晰，易懂，各部分獨(dú)立運(yùn)作，便于調(diào)試，元件通用性強(qiáng)，便于采購?？梢圆捎弥C振點(diǎn)火，相對(duì)于兩級(jí)來說，可以省去點(diǎn)火MOSFET或IGBT。為了避免產(chǎn)品同質(zhì)化，突出其差異化，現(xiàn)主要生產(chǎn)兩級(jí)半橋雙buck結(jié)構(gòu)的金鹵燈電子鎮(zhèn)流器，相信隨著產(chǎn)量的提升，元器件成本就會(huì)有一定幅度的下降，到時(shí)將會(huì)比三級(jí)全橋結(jié)構(gòu)更有優(yōu)勢(shì)。
三級(jí)的效率其實(shí)不是問題。調(diào)試得當(dāng) 91是沒太大問題的?？蓡栴}不在效率這里。換向鋁電解的問題，的確是個(gè)問題，不然CCI也不會(huì)出如此復(fù)雜的波形來控制。但這個(gè)問題，根本上來說，是可解決的，只是控制電路復(fù)雜一些而已。三級(jí)電路如果降壓為母線端，則需要高壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)麻煩。當(dāng)然這樣的結(jié)果是取樣方便。如果在地端，則取樣不便。全橋不可控狀態(tài)。
論成本，半橋兩級(jí)和全橋三級(jí)難分誰高誰低。論性能，難分孰優(yōu)孰劣，各有所長各有所短。關(guān)鍵是看誰能吃透原理，把控好工藝，這樣才能做出穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品，現(xiàn)在金鹵燈鎮(zhèn)流器行業(yè)因其技術(shù)門檻高的原因，價(jià)格并不作為主要因素考慮，絕大多數(shù)還停留在抄襲的層次，更談不上深刻理解甚至改進(jìn)提高的層次雖然有但是極少。
下面就把它還原成實(shí)際應(yīng)用的兩個(gè)拓?fù)洹?/div>
在圖2中，為了防止Q1Q2瞬間同時(shí)導(dǎo)通(即死區(qū))造成“天地通”，特加多一個(gè)電感，即使Q1Q2短時(shí)間同時(shí)導(dǎo)通，因電流不會(huì)突變，在三兩個(gè)微秒內(nèi)，不致傷害。
在圖3中，在充分評(píng)估了自己對(duì)死區(qū)時(shí)間把控的信心后，只用了一個(gè)電感;但Q1Q2體內(nèi)都寄生著一個(gè)二極管，并且是慢恢復(fù)的，這樣會(huì)令并聯(lián)的D3D4不起作用，拖慢速度，發(fā)熱。所以串聯(lián)了D1D2低導(dǎo)通電壓的肖特基二極管，讓D3D4分別在自己的相區(qū)時(shí)段里單獨(dú)起續(xù)流作用。
可以看到，C1C2C3的關(guān)系是并聯(lián)的，為什么?因?yàn)镃A、CB遠(yuǎn)遠(yuǎn)比它們大，在高頻脈沖電流狀態(tài)下C1C2C3相當(dāng)于并聯(lián)。
再講時(shí)序，當(dāng)換相，如：Q1停，輪到Q2工作的瞬間，當(dāng)Q2開，此時(shí)L2上的壓降是200V(VA)+VL，慢慢過渡到200V(VA)-VL。這個(gè)瞬間給C2放電的電流并不經(jīng)過電流采樣電阻，隨電功率大，C2容量也大，小功率時(shí)可以靠Q2硬撐，大功率時(shí)，幾十安的沖擊電流如何能撐?在這種拓?fù)淅?，為了兼顧電流采樣的有效性C3遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于C1C2。
雙buck的成本有獨(dú)到的見解，并將其與三級(jí)電路之間進(jìn)行了對(duì)比分析。最后通過實(shí)例的方式為大家進(jìn)一步分析了其中的不同，希望大家在閱讀過本篇文章之后能夠有所收獲。
