交错式功率级--不再仅适用于降压转换器

为抑制正向转换器的峰值输入电流，输出电感器针对 60% 的纹波电流进行了精心设计。这使得滤波电感器约为 3.5uH，该电感大小基本与电感器纹波电流约为最大负载电流 (Iout) 30% 的单个正向转换器使用的相同。

上述设计的输出电容纹波规范最大为 200mV (Vripple)。当电源转换器工作于 0.28 即最小占空比时，输出电容器纹波电流最大。输出电容应抑制纹波电流以满足输出纹波的要求。图 6 中的图示显示出输出电容的纹波电流约为滤波电感器纹波电流的 60%。这使得电容器纹波电流约为 3A (ΔIcout)。该设计要求 ESR 小于 66mΩ 以满足输出电压的要求。

相同开关频率与功率级的正向转换器设计容许的最大 ESR 约为 40mΩ。与该设计的标准拓扑相比，交错式转换器使得设计人员可使用的最大容许 ESR 多了 1.7 倍。但具体结果会随设计要求而变化。如果转换器设计的最小占空比是 0.4，那么在相同功率级与输出纹波要求下设计的最大容许 ESR 将是 120mΩ。这大约是标准正向转换器容许 ESR 的三倍。

该设计的输出电容器 RMS 电流 (Icout(RMS)) 约为 1.74A，约是标准正向转换器的 60%。

就该设计而言，输入电容器 RMS 电流在占空比 (D) 约 28% 的情况下最大。最大输入电容器 RMS 电流约为 2.4A。相似功率级设计的传统正向转换器的输入电容器 RMS 电流约为 4.7A。就该设计而言，采用交错式转换器将使输入电容器 RMS 电流降低约 50%。

以下示波器波形显示了纹波电流抵消如何随占空比而变化。图 7 反映的是电源转换器在 50% 占空比时的工作情况。两个输出电感器电流之和 (IL1+IL2) 几乎为 DC，这使得输出电容器纹波电流几乎为零。

图 8 中的示波器波形反映的是转换器在最大线电压(约 76V)时的工作情况。正确调节 12V 输出要求占空比约为 28%。我们从示波器波形可以观察到，电感器电流之和有 3A 的峰间纹波电流，应由输出电容器加以过滤。该峰间电容器纹波电流 (ΔIcout) 约为电感器纹波电流的 60%。

结论

双交错式正向转换器对高电流/高功率密度设计可能有益。这种转换器拓扑对中间总线转换器以及商用电源应用是相当理想的，因为输入与输出电容器纹波电流的降低减小了输入与输出电容器的压力。交错式转换器的电感器纹波电流抵消使得设计能够获得更高的输出电容 ESR，这也就使得我们能够降低设计的输出电容要求。

参考文献：

[1] Sophie Chen，使用 TPS40090EVM-001，用户指南，德州仪器 (TI) 资料号 SLUU175 第 9 页

[2] Brian Shafer，交错为正向转换器与返驰式转换器提供了独特的优势，TI 电源设计研讨会第四个课题，SEM 1600