同步整流可改進反激式高頻開關(guān)電源的交叉式調(diào)節(jié)率

當挑選一個可從單高頻開關(guān)電源造成多輸出的系統(tǒng)軟件拓撲時，反激式高頻開關(guān)電源是一個明智的選擇。因為每一變電器繞阻上的工作電壓與該繞阻中的線圈匝數(shù)成占比，因而能夠 根據(jù)線圈匝數(shù)來輕輕松松設(shè)定每一輸出電壓。在理想化狀況下，假如調(diào)整在其中一個輸出電壓，則全部別的輸出將依照線圈匝數(shù)開展放縮，并長期保持。殊不知，在現(xiàn)實狀況中，內(nèi)寄生元器件會相互減少未調(diào)整輸出的負荷調(diào)節(jié)。在本高頻開關(guān)電源小提示中，我將進一步討論內(nèi)寄生電感器的危害，及其怎么使用同步整流替代二極管來大幅度提高反激式高頻開關(guān)電源的交叉式調(diào)節(jié)率。比如，一個反激式高頻開關(guān)電源可各自從一個48V鍵入造成2個1A的12V輸出，如圖所示1的簡單化模型仿真圖示。

理想化的二極管實體模型具備零順向壓力降，電阻器可忽略。變電器繞阻電阻器可忽略，只能與變電器導(dǎo)線串連的內(nèi)寄生電感器才可以模型。這種電感器是變電器內(nèi)的走電感，及其印刷線路板（PCB）印刷線和二極管內(nèi)的內(nèi)寄生電感器。當設(shè)定這種電感器時，2個輸出互相追蹤，由于當二極管在電源開關(guān)周期時間的1-D一部分通斷時，變電器的全藕合會促進2個輸出相同。圖1該反激式簡單化模型模擬了走電感對輸出電壓調(diào)整的危害。如今考慮一下，當您將100nH的走電感導(dǎo)入變電器的二根二次導(dǎo)線，而且將3μH的走電與初中級繞阻串連時，可能產(chǎn)生哪些。這種電感器可在電流量相對路徑中創(chuàng)建內(nèi)寄生電感器，在其中包含變電器內(nèi)部的走電感及其PCB和別的元器件中的電感器。當原始場效應(yīng)三極管（FET）關(guān)閉時，原始走電感依然有電流量流動性，而次級線圈走電感打開初始條件為0A的1-D周期時間。變電器磁芯上出現(xiàn)底座工作電壓，全部繞阻同用。該底座工作電壓使初中級走電中的電流量斜降至0A，并使次級線圈走電電流量斜升以將電流量傳送到負荷。

當2個輕載輸出時，電流量在全部1-D周期時間不斷流動性，輸出電壓均衡優(yōu)良，如圖2圖示。殊不知，當一個輕載輸出和另一個輕載輸出時，輕載輸出上的輸出電容器趨向于從該底座工作電壓產(chǎn)生最高值電池充電；由于電流量快速回暖到零，其輸出二極管將終止通斷，。請參照圖3中的波型。這種內(nèi)寄生電感器的最高值電池充電交叉調(diào)節(jié)危害一般 比鎮(zhèn)流器順向壓力降獨立造成的要差得多。圖2當對2個輸出釋放輕載時，在全部1-D周期時間內(nèi)，次級繞組電流量在2個次級繞組中流動性。您能夠 見到上邊鮮紅色跡線上的底座工作電壓。圖3輕載次級線圈1和輕載次級線圈2。底座工作電壓對次級線圈2的輸出電力電容器開展最高值電池充電。不管負荷怎樣，同歩鎮(zhèn)流器有利于根據(jù)在全部1-D周期時間內(nèi)強制電流注入2個繞阻來緩解此難題。

顯示信息了具備與圖3同樣負荷標準的波型，但用理想化的同歩鎮(zhèn)流器替代了理想化的二極管。因為同歩鎮(zhèn)流器在底座工作電壓減少后保持穩(wěn)定情況，因而即便出現(xiàn)比較嚴重不平衡的負荷，2個輸出電壓也可以非常好地互相追蹤。盡管次級線圈2的均值電流量十分小，但均方根（RMS）成分依然能夠 非常高。這是由于，與圖3中的理想二極管不一樣，同歩鎮(zhèn)流器在全部1-D周期時間期內(nèi)可強制性持續(xù)電流量流動性。趣味的是，電流量在這里一周期時間的絕大多數(shù)時間內(nèi)務(wù)必是負的，以確保低均值電流量。顯而易見，您放棄更優(yōu)的調(diào)整以保持高些的循環(huán)系統(tǒng)電流量。殊不知，這并不一定代表總耗損會高些。同歩鎮(zhèn)流器的順向壓力降一般 遠小于二極管，因而同歩鎮(zhèn)流器在較高負荷下的高效率一般 要好很多。圖4用同歩鎮(zhèn)流器替代二極管以強制電流在2個次級繞組中流動性，并清除底座工作電壓的最高值電池充電。

您能夠見到對交叉調(diào)節(jié)的危害。2號輸出上的負荷在1A時長期保持，而2號輸出上的負荷則在8mA到1A中間波動。在小于100mA的負荷下，當應(yīng)用二極管時，因為底座工作電壓最高值電池充電的危害，交叉調(diào)節(jié)比較嚴重減少。請記牢，您往往只見到走電感的危害，是由于在這種仿真模擬中應(yīng)用的是理想化的二極管和理想化的同歩鎮(zhèn)流器。當考慮到電阻器和鎮(zhèn)流器的順向壓力降危害時，應(yīng)用同歩鎮(zhèn)流器的優(yōu)點會進一步突顯。因而，以便在多輸出反激式高頻開關(guān)電源中保持非凡的交叉調(diào)節(jié)實際效果，請考慮到應(yīng)用同歩鎮(zhèn)流器。

除此之外，您還將會提升高頻開關(guān)電源的高效率。查詢TI用以PoE運用參照設(shè)計方案的40V至60V鍵入40W雙輸出防護反激式轉(zhuǎn)化器（4.33A時6V）和3類雙輸出防護反激式轉(zhuǎn)化器，以做為應(yīng)用同歩鎮(zhèn)流器的反激式高頻開關(guān)電源實例。圖5圖5該圖顯示信息了2個輸出中間的交叉調(diào)節(jié)，在其中2號輸出上的1-A負荷長期保持，而2號輸出上的負荷持續(xù)轉(zhuǎn)變，進而突顯了同歩鎮(zhèn)流器怎樣緩解走電感的危害。