摘要

本文介紹了借助多相運(yùn)行（即多個(gè)變壓器并聯(lián)）提升反激式轉(zhuǎn)換器功率水平的可能性。此外，這種配置還降低了反激式開(kāi)關(guān)模式電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)輸入側(cè)的傳導(dǎo)發(fā)射。

引言

多相反激式轉(zhuǎn)換器能夠突破功率的最大極限，具備易于設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，還能有效減少傳導(dǎo)干擾。

反激式轉(zhuǎn)換器是生成穩(wěn)壓且電氣隔離電壓的理想選擇。憑借簡(jiǎn)潔的電路架構(gòu)與成熟的技術(shù)體系，這種電壓轉(zhuǎn)換技術(shù)在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。圖1展示了反激式轉(zhuǎn)換器的簡(jiǎn)化示意圖。

不過(guò)，反激式技術(shù)的應(yīng)用存在一些局限性。其最大可傳輸功率是有限的。這是因?yàn)椋陂_(kāi)關(guān)Q1導(dǎo)通期間，變壓器的初級(jí)側(cè)有電流流過(guò)，如圖1所示。在此期間，能量存儲(chǔ)在變壓器線圈T1中。在Q1關(guān)斷期間，初級(jí)側(cè)沒(méi)有電流流動(dòng)，但變壓器的次級(jí)側(cè)會(huì)形成電流。先前存儲(chǔ)的能量通過(guò)次級(jí)繞組釋放出來(lái)。

變壓器中能夠存儲(chǔ)的最大能量是有限的。因此，反激式轉(zhuǎn)換器的最大功率也受到了限制。雖然借助特殊設(shè)計(jì)的變壓器，可使輸出功率突破100 W，但一般來(lái)說(shuō)，反激式結(jié)構(gòu)更適用于輸出功率在約60 W及以下的場(chǎng)景。

圖1.一種采用無(wú)光耦技術(shù)的簡(jiǎn)單反激式轉(zhuǎn)換器。

要讓反激式拓?fù)湓诟吖β蕡?chǎng)景下高效運(yùn)作，有一種別出心裁卻極為精妙的方案。通過(guò)使用多個(gè)通道，反激式轉(zhuǎn)換器可以配備兩個(gè)或更多的變壓器來(lái)運(yùn)行，將輸出功率分配到這些變壓器上。這類(lèi)變壓器在市面上品類(lèi)豐富、選型多樣，并且支持并聯(lián)使用。

圖2展示了一個(gè)雙通道反激式轉(zhuǎn)換器電路。它由一個(gè)特殊的控制器集成電路MAX15159進(jìn)行控制。這款集成電路是一種雙通道反激式控制器，采用相移的方式工作，并確保電流均勻分布在兩條并聯(lián)的功率路徑中。更為值得一提的是，借助兩個(gè)MAX15159反激式控制器，還可以驅(qū)動(dòng)由四個(gè)變壓器組成的四相反激式電路。因此，在使用小型變壓器的情況下，這樣的電路能夠產(chǎn)生超過(guò)100 W的高功率輸出。

圖2.MAX15159能夠控制多相反激電路。

與單通道反激式電路類(lèi)似，多相反激式電路也能在反饋路徑中不依賴(lài)光耦合器而運(yùn)行。MAX15159配備了無(wú)光耦技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)通過(guò)評(píng)估關(guān)斷時(shí)間初級(jí)側(cè)繞組兩端的電壓來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。

多相反激式（轉(zhuǎn)換器）的一個(gè)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于，它能有效降低傳導(dǎo)干擾。在輸入側(cè)，反激式（轉(zhuǎn)換器）的工作特性類(lèi)似于開(kāi)關(guān)模式降壓轉(zhuǎn)換器；也就是說(shuō)，就像使用降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)壓器一樣。這兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中都會(huì)產(chǎn)生脈沖輸入電流。為了將輸入側(cè)的干擾降至最低，多相反激式轉(zhuǎn)換器中的各個(gè)通道采用了相移技術(shù)；也就是說(shuō)，各個(gè)通道在不同的時(shí)間啟動(dòng)。這不僅改善了電磁干擾(EMI)性能，還減少了輸入側(cè)所需電容器的尺寸和數(shù)量。圖3展示了一個(gè)雙通道反激式轉(zhuǎn)換器的輸入側(cè)電流情況。

圖3.多相反激式轉(zhuǎn)換器輸入側(cè)的電流流動(dòng)。

多相反激式轉(zhuǎn)換器具有一個(gè)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，能夠在許多應(yīng)用中借助多個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉且外形小巧的變壓器來(lái)替代單個(gè)大型變壓器。

結(jié)論

在開(kāi)發(fā)具有電氣隔離功能的電源時(shí)，除了常見(jiàn)的解決方案（即功率等級(jí)低于60 W時(shí)采用反激式轉(zhuǎn)換器，高于60 W時(shí)采用正激式轉(zhuǎn)換器）之外，還有其他方案可選。多相反激式轉(zhuǎn)換器同樣能夠勝任60 W以上功率等級(jí)的應(yīng)用場(chǎng)景。以MAX15159控制器集成電路為代表的解決方案，創(chuàng)新性地應(yīng)用了無(wú)光耦技術(shù)。此類(lèi)方案摒棄了光耦合器，借助相移控制策略將傳導(dǎo)干擾抑制到極低水平。

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關(guān)于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，致力于在現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界之間架起橋梁，以實(shí)現(xiàn)智能邊緣領(lǐng)域的突破性創(chuàng)新。ADI提供結(jié)合模擬、數(shù)字和軟件技術(shù)的解決方案，推動(dòng)數(shù)字化工廠、汽車(chē)和數(shù)字醫(yī)療等領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展，應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn)，并建立人與世界萬(wàn)物的可靠互聯(lián)。ADI公司2024財(cái)年收入超過(guò)90億美元，全球員工約2.4萬(wàn)人。ADI助力創(chuàng)新者不斷超越一切可能。更多信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)www.analog.com/cn。

作者簡(jiǎn)介

Frederik Dostal是一名擁有20多年行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的電源管理專(zhuān)家。他曾就讀于德國(guó)埃爾蘭根大學(xué)微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)，并于2001年加入National Semiconductor公司，擔(dān)任現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師，幫助客戶(hù)在項(xiàng)目中實(shí)施電源管理解決方案，進(jìn)而積累了不少經(jīng)驗(yàn)。在此期間，他還在美國(guó)亞利桑那州鳳凰城工作了4年，擔(dān)任應(yīng)用工程師，負(fù)責(zé)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品。他于2009年加入ADI公司，先后擔(dān)任多個(gè)產(chǎn)品線和歐洲技術(shù)支持職位，具備廣泛的設(shè)計(jì)和應(yīng)用知識(shí)，目前擔(dān)任電源管理專(zhuān)家。Frederik在ADI的德國(guó)慕尼黑分公司工作。