反激式转换器:多相运行实现高功率应用设计新突破

时间:2025-07-16

电子电源设计领域,反激式转换器一直是生成稳压且电气隔离电压的理想选择。其凭借简洁的电路架构与成熟的技术体系,在众多领域得到了广泛应用。本文将深入探讨借助多相运行(即多个变压器并联)提升反激式转换器功率水平的可能性,以及这种配置在降低传导发射方面的优势。


反激式转换器的工作原理基于变压器的能量存储与释放。在开关 Q1 导通期间,变压器的初级侧有电流流过,能量存储在变压器线圈 T1 中;在 Q1 关断期间,初级侧没有电流流动,变压器的次级侧会形成电流,先前存储的能量通过次级绕组释放出来。然而,变压器中能够存储的能量是有限的,这就限制了反激式转换器的功率。一般来说,反激式结构更适用于输出功率在约 60 W 及以下的场景。虽然借助特殊设计的变压器,可使输出功率突破 100 W,但这并非普遍情况。


为了让反激式拓扑在更高功率场景下高效运作,多相运行是一种创新且有效的方案。通过使用多个通道,反激式转换器可以配备两个或更多的变压器来运行,将输出功率分配到这些变压器上。这类变压器在市面上品类丰富、选型多样,并且支持并联使用。图 1 展示了反激式转换器的简化示意图。


图 2 展示了一个双通道反激式转换器电路,它由一个特殊的控制器集成电路 MAX15159 进行控制。这款集成电路是一种双通道反激式控制器,采用相移的方式工作,并确保电流均匀分布在两条并联的功率路径中。更为值得一提的是,借助两个 MAX15159 反激式控制器,还可以驱动由四个变压器组成的四相反激式电路。因此,在使用小型变压器的情况下,这样的电路能够产生超过 100 W 的高功率输出。


与单通道反激式电路类似,多相反激式电路也能在反馈路径中不依赖光耦合器而运行。MAX15159 配备了无光耦技术,这项技术通过评估关断时间初级侧绕组两端的电压来调节输出电压。


多相反激式转换器的一个独特优势在于,它能有效降低传导干扰。在输入侧,反激式转换器的工作特性类似于开关模式降压转换器,这两种拓扑结构中都会产生脉冲输入电流。为了将输入侧的干扰降至,多相反激式转换器中的各个通道采用了相移技术,即各个通道在不同的时间启动。这不仅改善了电磁干扰 (EMI) 性能,还减少了输入侧所需电容器的尺寸和数量。图 3 展示了一个双通道反激式转换器的输入侧电流情况。


此外,多相反激式转换器还具有一个独特的优势,能够在许多应用中借助多个结构简单、成本低廉且外形小巧的变压器来替代单个大型变压器。在开发具有电气隔离功能的电源时,除了常见的解决方案(即功率等级低于 60 W 时采用反激式转换器,高于 60 W 时采用正激式转换器)之外,多相反激式转换器同样能够胜任 60 W 以上功率等级的应用场景。以 MAX15159 控制器集成电路为代表的解决方案,创新性地应用了无光耦技术,此类方案摒弃了光耦合器,借助相移控制策略将传导干扰抑制到极低水平。

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