运用返驰转换器的高功率应用设计

多相返驰转换器不仅推升了最大可能功率的极限，而且具有容易设计的优点，同时，其所产生的传导干扰也相对更低。
返驰转换器是产生受调节电气隔离电压的良好途径。此种电压转换技术的应用层面相当广泛，原因是其电路简单且技术也发展得相当成熟。图一显示返驰转换器的示意简图。


 
图一 : 不使用光耦合器（no-opto）的返驰转换器

然而，返驰式技术在使用上存在许多限制，而其最大传输功率也有其极限，主要是因为在图一所示的Q1开关的导通期间，电流会经过变压器的一次侧。在此期间，能量会储存在变压器的磁芯T1。在Q1的关断期间，没有电流会经过一次侧，不过在变压器的二次侧会产生一股电流。而先前储存的能量则会透过二次侧绕组释放出来。
变压器能储存的最大能量会有上限，因此返驰转换器的最大功率也会有极限。虽然可以利用特殊变压器来得到超过100W的输出功率，不过若是要得到约60W的输出功率，一般都会采用返驰式设定。
想要让返驰式拓扑在更高的功率下高效工作，可采用一种不寻常但很巧妙的方法。透过运用多重通道，返驰转换器即可搭配两个甚至更多个变压器一起运作，并将输出功率分摊到所有变压器。市面上已有众多变压器产品选项，而且可以一起混用。
图二显示一个2信道返驰转换器电路。其是透过一个特殊控制器集成电路MAX15159来控制。这个IC是一款2通道返驰转换器，主要会搭配相移技术一起工作，以确保电流透过两个并行电源路径均匀地传递，此外，其甚至还可运用两个MAX15159返驰转换器搭配4个变压器来操作一个4相式返驰电路，如此的电路可以使用小型变压器来产生超过100W的超高功率。


 
图二 : MAX15159可以控制多相返驰式电路

多相式返驰类似单相式返驰电路，同样可以在回馈通道中不用到光耦合器即可运作。其中，MAX15159配备了不使用光耦合器的功能，此项技术能评估在关断期间跨越一次侧绕组的输出电压。

多相式返驰有一项独特优点，就是能减少传导干扰。在输入侧，返驰电路的行为就像一个开关模式步降转换器， 其作用就如同使用降压拓扑的稳压器。在两种拓扑中，都会产生脉冲输入电流。为了尽量减少输入侧的干扰，多相式逆向转换器的个别通道会进行相移以错开时序，也就是在不同时间启动，如此不仅能改善电磁干扰（EMI）行为，还能减少输入侧电容的尺寸与数量。

图三显示2信道返驰转换器的输入侧电流。


 
图三 : 多相式返驰转换器其输入侧经过的电流

多相式返驰转换器还有一个耐人寻味的优点，就是它们可以适合于许多应用领域，而且可以透过简单的小型平价变压器来替换大型变压器。

总结
在开发电气隔离电源供应器方面，除了在60W 以下采用返驰式转换器以及在高于60W 采用顺向式转换器的一般解决方案之外，还有许多其他选项。
因此，在高于60W 的情境中操作多相式返驰转换器有其可行性。类似MAX15159此款控制器集成电路的解决方案提供不含光耦合器技术的产品，其不仅不需要用到光耦合器，还能透过相移控制机制来尽可能将所产生的传导干扰降至最低。
（本文作者Frederik Dostal为ADI 电源管理专家）