運(yùn)用返馳轉(zhuǎn)換器的高功率應(yīng)用設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，其所產(chǎn)生的傳導(dǎo)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(shù)的應(yīng)用層面相當(dāng)廣泛，原因是其電路簡單且技術(shù)也發(fā)展得相當(dāng)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(shù)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?yàn)樵趫D一所示的Q1開關(guān)的導(dǎo)通期間，電流會(huì)經(jīng)過變壓器的一次側(cè)。在此期間，能量會(huì)儲(chǔ)存在變壓器的磁芯T1。在Q1的關(guān)斷期間，沒有電流會(huì)經(jīng)過一次側(cè)，不過在變壓器的二次側(cè)會(huì)產(chǎn)生一股電流。而先前儲(chǔ)存的能量則會(huì)透過二次側(cè)繞組釋放出來。
變壓器能儲(chǔ)存的最大能量會(huì)有上限，因此返馳轉(zhuǎn)換器的最大功率也會(huì)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(huì)采用返馳式設(shè)定。
想要讓返馳式拓?fù)湓诟叩墓β氏赂咝Чぷ?，可采用一種不尋常但很巧妙的方法。透過運(yùn)用多重通道，返馳轉(zhuǎn)換器即可搭配兩個(gè)甚至更多個(gè)變壓器一起運(yùn)作，并將輸出功率分?jǐn)偟剿凶儔浩?。市面上已有眾多變壓器產(chǎn)品選項(xiàng)，而且可以一起混用。
圖二顯示一個(gè)2信道返馳轉(zhuǎn)換器電路。其是透過一個(gè)特殊控制器集成電路MAX15159來控制。這個(gè)IC是一款2通道返馳轉(zhuǎn)換器，主要會(huì)搭配相移技術(shù)一起工作，以確保電流透過兩個(gè)并行電源路徑均勻地傳遞，此外，其甚至還可運(yùn)用兩個(gè)MAX15159返馳轉(zhuǎn)換器搭配4個(gè)變壓器來操作一個(gè)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(yùn)作。其中，MAX15159配備了不使用光耦合器的功能，此項(xiàng)技術(shù)能評估在關(guān)斷期間跨越一次側(cè)繞組的輸出電壓。

多相式返馳有一項(xiàng)獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，就是能減少傳導(dǎo)干擾。在輸入側(cè)，返馳電路的行為就像一個(gè)開關(guān)模式步降轉(zhuǎn)換器， 其作用就如同使用降壓拓?fù)涞姆€(wěn)壓器。在兩種拓?fù)渲?，都?huì)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(gè)別通道會(huì)進(jìn)行相移以錯(cuò)開時(shí)序，也就是在不同時(shí)間啟動(dòng)，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(gè)耐人尋味的優(yōu)點(diǎn)，就是它們可以適合于許多應(yīng)用領(lǐng)域，而且可以透過簡單的小型平價(jià)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(yīng)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(xiàng)。
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(shù)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(jī)制來盡可能將所產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾降至最低。
（本文作者Frederik Dostal為ADI 電源管理專家）