運用返馳轉(zhuǎn)換器的高功率應用設計

多相返馳轉(zhuǎn)換器不僅推升了最大可能功率的極限，而且具有容易設計的優(yōu)點，同時，其所產(chǎn)生的傳導干擾也相對更低。
返馳轉(zhuǎn)換器是產(chǎn)生受調(diào)節(jié)電氣隔離電壓的良好途徑。此種電壓轉(zhuǎn)換技術的應用層面相當廣泛，原因是其電路簡單且技術也發(fā)展得相當成熟。圖一顯示返馳轉(zhuǎn)換器的示意簡圖。


 
圖一 : 不使用光耦合器（no-opto）的返馳轉(zhuǎn)換器

然而，返馳式技術在使用上存在許多限制，而其最大傳輸功率也有其極限，主要是因為在圖一所示的Q1開關的導通期間，電流會經(jīng)過變壓器的一次側(cè)。在此期間，能量會儲存在變壓器的磁芯T1。在Q1的關斷期間，沒有電流會經(jīng)過一次側(cè)，不過在變壓器的二次側(cè)會產(chǎn)生一股電流。而先前儲存的能量則會透過二次側(cè)繞組釋放出來。
變壓器能儲存的最大能量會有上限，因此返馳轉(zhuǎn)換器的最大功率也會有極限。雖然可以利用特殊變壓器來得到超過100W的輸出功率，不過若是要得到約60W的輸出功率，一般都會采用返馳式設定。
想要讓返馳式拓撲在更高的功率下高效工作，可采用一種不尋常但很巧妙的方法。透過運用多重通道，返馳轉(zhuǎn)換器即可搭配兩個甚至更多個變壓器一起運作，并將輸出功率分攤到所有變壓器。市面上已有眾多變壓器產(chǎn)品選項，而且可以一起混用。
圖二顯示一個2信道返馳轉(zhuǎn)換器電路。其是透過一個特殊控制器集成電路MAX15159來控制。這個IC是一款2通道返馳轉(zhuǎn)換器，主要會搭配相移技術一起工作，以確保電流透過兩個并行電源路徑均勻地傳遞，此外，其甚至還可運用兩個MAX15159返馳轉(zhuǎn)換器搭配4個變壓器來操作一個4相式返馳電路，如此的電路可以使用小型變壓器來產(chǎn)生超過100W的超高功率。


 
圖二 : MAX15159可以控制多相返馳式電路

多相式返馳類似單相式返馳電路，同樣可以在回饋通道中不用到光耦合器即可運作。其中，MAX15159配備了不使用光耦合器的功能，此項技術能評估在關斷期間跨越一次側(cè)繞組的輸出電壓。

多相式返馳有一項獨特優(yōu)點，就是能減少傳導干擾。在輸入側(cè)，返馳電路的行為就像一個開關模式步降轉(zhuǎn)換器， 其作用就如同使用降壓拓撲的穩(wěn)壓器。在兩種拓撲中，都會產(chǎn)生脈沖輸入電流。為了盡量減少輸入側(cè)的干擾，多相式逆向轉(zhuǎn)換器的個別通道會進行相移以錯開時序，也就是在不同時間啟動，如此不僅能改善電磁干擾（EMI）行為，還能減少輸入側(cè)電容的尺寸與數(shù)量。

圖三顯示2信道返馳轉(zhuǎn)換器的輸入側(cè)電流。


 
圖三 : 多相式返馳轉(zhuǎn)換器其輸入側(cè)經(jīng)過的電流

多相式返馳轉(zhuǎn)換器還有一個耐人尋味的優(yōu)點，就是它們可以適合于許多應用領域，而且可以透過簡單的小型平價變壓器來替換大型變壓器。

總結(jié)
在開發(fā)電氣隔離電源供應器方面，除了在60W 以下采用返馳式轉(zhuǎn)換器以及在高于60W 采用順向式轉(zhuǎn)換器的一般解決方案之外，還有許多其他選項。
因此，在高于60W 的情境中操作多相式返馳轉(zhuǎn)換器有其可行性。類似MAX15159此款控制器集成電路的解決方案提供不含光耦合器技術的產(chǎn)品，其不僅不需要用到光耦合器，還能透過相移控制機制來盡可能將所產(chǎn)生的傳導干擾降至最低。
（本文作者Frederik Dostal為ADI 電源管理專家）