摘要

本文介紹了借助多相運行（即多個變壓器并聯(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關(guān)模式電源拓撲結(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)計的優(yōu)勢，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)換器的簡化示意圖。

不過，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。這是因為，在開關(guān)Q1導(dǎo)通期間，變壓器的初級側(cè)有電流流過，如圖1所示。在此期間，能量存儲在變壓器線圈T1中。在Q1關(guān)斷期間，初級側(cè)沒有電流流動，但變壓器的次級側(cè)會形成電流。先前存儲的能量通過次級繞組釋放出來。

變壓器中能夠存儲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)計的變壓器，可使輸出功率突破100 W，但一般來說，反激式結(jié)構(gòu)更適用于輸出功率在約60 W及以下的場景。

圖1.一種采用無光耦技術(shù)的簡單反激式轉(zhuǎn)換器。

要讓反激式拓撲在更高功率場景下高效運作，有一種別出心裁卻極為精妙的方案。通過使用多個通道，反激式轉(zhuǎn)換器可以配備兩個或更多的變壓器來運行，將輸出功率分配到這些變壓器上。這類變壓器在市面上品類豐富、選型多樣，并且支持并聯(lián)使用。

圖2展示了一個雙通道反激式轉(zhuǎn)換器電路。它由一個特殊的控制器集成電路MAX15159進行控制。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MAX15159反激式控制器，還可以驅(qū)動由四個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似，多相反激式電路也能在反饋路徑中不依賴光耦合器而運行。MAX15159配備了無光耦技術(shù)。這項技術(shù)通過評估關(guān)斷時間初級側(cè)繞組兩端的電壓來調(diào)節(jié)輸出電壓。

多相反激式（轉(zhuǎn)換器）的一個獨特優(yōu)勢在于，它能有效降低傳導(dǎo)干擾。在輸入側(cè)，反激式（轉(zhuǎn)換器）的工作特性類似于開關(guān)模式降壓轉(zhuǎn)換器；也就是說，就像使用降壓拓撲結(jié)構(gòu)的穩(wěn)壓器一樣。這兩種拓撲結(jié)構(gòu)中都會產(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)換器中的各個通道采用了相移技術(shù)；也就是說，各個通道在不同的時間啟動。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。

多相反激式轉(zhuǎn)換器具有一個獨特的優(yōu)勢，能夠在許多應(yīng)用中借助多個結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉且外形小巧的變壓器來替代單個大型變壓器。

結(jié)論

在開發(fā)具有電氣隔離功能的電源時，除了常見的解決方案（即功率等級低于60 W時采用反激式轉(zhuǎn)換器，高于60 W時采用正激式轉(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以上功率等級的應(yīng)用場景。以MAX15159控制器集成電路為代表的解決方案，創(chuàng)新性地應(yīng)用了無光耦技術(shù)。此類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。

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)實世界與數(shù)字世界之間架起橋梁，以實現(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，推動數(shù)字化工廠、汽車和數(shù)字醫(yī)療等領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展，應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)，并建立人與世界萬物的可靠互聯(lián)。ADI公司2024財年收入超過90億美元，全球員工約2.4萬人。ADI助力創(chuàng)新者不斷超越一切可能。更多信息，請訪問www.analog.com/cn。

作者簡介

Frederik Dostal是一名擁有20多年行業(yè)經(jīng)驗的電源管理專家。他曾就讀于德國埃爾蘭根大學(xué)微電子學(xué)專業(yè)，并于2001年加入National Semiconductor公司，擔(dān)任現(xiàn)場應(yīng)用工程師，幫助客戶在項目中實施電源管理解決方案，進而積累了不少經(jīng)驗。在此期間，他還在美國亞利桑那州鳳凰城工作了4年，擔(dān)任應(yīng)用工程師，負責(zé)開關(guān)電源產(chǎn)品。他于2009年加入ADI公司，先后擔(dān)任多個產(chǎn)品線和歐洲技術(shù)支持職位，具備廣泛的設(shè)計和應(yīng)用知識，目前擔(dān)任電源管理專家。Frederik在ADI的德國慕尼黑分公司工作。