摘要

本文介紹了借助多相運行（即多個變壓器并聯）提升反激式轉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模式電源拓撲結構輸入側的傳導發射。

引言

多相反激式轉換器能夠突破功率的最大極限，具備易于設計的優勢，還能有效減少傳導干擾。

反激式轉換器是生成穩壓且電氣隔離電壓的理想選擇。憑借簡潔的電路架構與成熟的技術體系，這種電壓轉換技術在眾多領域得到了廣泛應用。圖1展示了反激式轉換器的簡化示意圖。

不過，反激式技術的應用存在一些局限性。其最大可傳輸功率是有限的。這是因為，在開關Q1導通期間，變壓器的初級側有電流流過，如圖1所示。在此期間，能量存儲在變壓器線圈T1中。在Q1關斷期間，初級側沒有電流流動，但變壓器的次級側會形成電流。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，反激式轉換器的最大功率也受到了限制。雖然借助特殊設計的變壓器，可使輸出功率突破100 W，但一般來說，反激式結構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的簡單反激式轉換器。

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，并且支持并聯使用。

圖2展示了一個雙通道反激式轉換器電路。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。這項技術通過評估關斷時間初級側繞組兩端的電壓來調節輸出電壓。

多相反激式（轉換器）的一個獨特優勢在于，它能有效降低傳導干擾。在輸入側，反激式（轉換器）的工作特性類似于開關模式降壓轉換器；也就是說，就像使用降壓拓撲結構的穩壓器一樣。這兩種拓撲結構中都會產生脈沖輸入電流。為了將輸入側的干擾降至最低，多相反激式轉換器中的各個通道采用了相移技術；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，還減少了輸入側所需電容器的尺寸和數量。圖3展示了一個雙通道反激式轉換器的輸入側電流情況。

圖3.多相反激式轉換器輸入側的電流流動。

多相反激式轉換器具有一個獨特的優勢，能夠在許多應用中借助多個結構簡單、成本低廉且外形小巧的變壓器來替代單個大型變壓器。

結論

在開發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時采用反激式轉換器，高于60 W時采用正激式轉換器）之外，還有其他方案可選。多相反激式轉換器同樣能夠勝任60 W以上功率等級的應用場景。以MAX15159控制器集成電路為代表的解決方案，創新性地應用了無光耦技術。此類方案摒棄了光耦合器，借助相移控制策略將傳導干擾抑制到極低水平。

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Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球領先的半導體公司，致力于在現實世界與數字世界之間架起橋梁，以實現智能邊緣領域的突破性創新。ADI提供結合模擬、數字和軟件技術的解決方案，推動數字化工廠、汽車和數字醫療等領域的持續發展，應對氣候變化挑戰，并建立人與世界萬物的可靠互聯。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多年行業經驗的電源管理專家。他曾就讀于德國埃爾蘭根大學微電子學專業，并于2001年加入National Semiconductor公司，擔任現場應用工程師，幫助客戶在項目中實施電源管理解決方案，進而積累了不少經驗。在此期間，他還在美國亞利桑那州鳳凰城工作了4年，擔任應用工程師，負責開關電源產品。他于2009年加入ADI公司，先后擔任多個產品線和歐洲技術支持職位，具備廣泛的設計和應用知識，目前擔任電源管理專家。Frederik在ADI的德國慕尼黑分公司工作。