當反激式轉(zhuǎn)換器達到其極限時

電氣隔離電源用于許多應用。這有不同的原因。在某些電路中，出于安全考慮，電氣隔離是必要的。在其他電路中，功能隔離用于阻止對信號的任何干擾。

電氣隔離電源通常設計有反激式轉(zhuǎn)換器。這些穩(wěn)壓器的設計非常簡單。圖1顯示了帶有ADP1071反激式控制器的此類穩(wěn)壓器的典型設計。我們可以看到它是一個反激式轉(zhuǎn)換器，因為變壓器上的點不匹配。使用初級側(cè)電源開關(guān) （Q1）。此外，還需要一個次級側(cè)整流電路。這可以使用肖特基二極管來實現(xiàn)，但為了提高效率，通常使用有源開關(guān)（圖1中的Q2）。相應的ADP1071控制器負責控制開關(guān)，并為反饋路徑FB提供電流隔離。

圖1.典型的反激式穩(wěn)壓器（反激式轉(zhuǎn)換器），功率高達約60 W。

雖然反激式轉(zhuǎn)換器非常受歡迎，但這種拓撲結(jié)構(gòu)具有實際局限性。圖1中的變壓器T1實際上并不用作經(jīng)典變壓器。當Q1處于導通狀態(tài)時，沒有電流流過T1的次級繞組。初級側(cè)電流的能量幾乎完全存儲在變壓器鐵芯中。與降壓轉(zhuǎn)換器在扼流圈（電感器）中存儲能量的方式類似，反激式轉(zhuǎn)換器在變壓器中執(zhí)行此操作。當Q1處于關(guān)斷狀態(tài)時，T1的次級側(cè)產(chǎn)生電流。這為輸出電容 C 供電外和能量輸出。這個概念很容易實現(xiàn)，但在更高功率下有固有的局限性。變壓器T1用作儲能元件。因此，變壓器也可以稱為耦合電感（扼流圈）。這就要求變壓器能夠儲存所需的能量。電源的能量等級越高，變壓器越大，價格越昂貴。在大多數(shù)應用中，上限約為60 W。

如果需要電隔離電源以獲得更高的功率，則正激轉(zhuǎn)換器是合適的選擇。該概念如圖 2 所示。在這里，變壓器確實被用作經(jīng)典的變壓器。當電流在初級側(cè)流過Q1時，在次級側(cè)也會產(chǎn)生電流。因此，變壓器不需要提供任何儲能容量。事實上，情況正好相反。必須確保變壓器在Q1的關(guān)斷時間內(nèi)始終放電，以免在幾個周期后無意中達到飽和。

圖2.正激調(diào)節(jié)器（正激轉(zhuǎn)換器），功率高達約 200 W。

對于相同的功率，正激式轉(zhuǎn)換器需要的變壓器比反激式轉(zhuǎn)換器小。這使得正激式轉(zhuǎn)換器即使在低于 60 W 的功率水平下也能使用。一個缺點是變壓器磁芯必須在每個周期中從無意中存儲的能量中釋放出來，這是通過帶有開關(guān)Q4和電容C的有源箝位接線實現(xiàn)的。C在圖 2 中。正激轉(zhuǎn)換器通常還需要在輸出側(cè)增加一個電感L1。但是，通過這一點，輸出電壓的紋波也可以低于相同功率電平下的反激式轉(zhuǎn)換器的紋波。

ADI公司的ADP1074等電源管理IC為設計正激式轉(zhuǎn)換器提供了非常緊湊的解決方案。當需要高于約60 W的功率水平時，通常使用此架構(gòu)。在60 W以下，基于電路復雜性和可實現(xiàn)的效率，正激式轉(zhuǎn)換器也可能是比反激式轉(zhuǎn)換器更好的選擇。為了簡化使用哪種拓撲的決策，建議使用自由電路仿真器LTspice進行仿真。圖3顯示了LTspice仿真環(huán)境中ADP1074正激式轉(zhuǎn)換器電路的仿真原理圖。

圖3.采用LTspice仿真的ADP1074電路示例。

審核編輯：郭婷