用同步整流器调整交叉调节

文章：Brian King

系统拓扑结构必须从单个电源产生多个输出的逻辑选择是反激。由于每个变压器绕组上的电压与该绕组的匝数成比例，因此可以通过提供正确的匝数来设置每个输出电压。在一个完美的世界中，如果调节其中一个输出电压，则所有其他输出将按匝数缩放，并且还保持调节。

然而，在现实世界中，寄生元件敏锐地降低了不受管制的输出的负载调节。在此电源提示中，我将进一步探索寄生电感以及如何使用同步整流器而不是二极管的影响，可以大大改善反激电源中的交叉调节。

取例如在48V输入中产生两个12V输出的反激，如图1所示简化的仿真模型所示。理想的二极管型号具有零正电压降，电阻可忽略不计。忽略变压器绕组电阻，并且仅建模与变压器引线串联的寄生电感。这些电感表示变压器内的泄漏电感，以及印刷电路板（PCB）迹线和二极管内的寄生电感。当您设置这些电感时，两个输出完美地互相跟踪，因为当在切换周期的1D部分期间的二极管进行时，变压器的完美耦合力强制两个输出相等。

图1：这种简化的反激式模型模拟了漏电电感对输出电压调节的影响。

现在考虑当您将100N泄漏电感引入变压器的次级引线和串联串联3μH的漏电时会发生什么。这些电感在电流路径中模拟寄生电感，其包括变压器内部的漏电电感，以及PCB和其他部件中的电感。当主要场效应晶体管（FET）关闭时，初级泄漏电感仍然具有电流流动，并且二次泄漏电感开始具有0A的初始条件的1-D时段。在变压器的磁芯上出现基座电压，所有绕组共用。该基座电压使初级泄漏中的电流能够升至0A和次级泄漏电流，以升高以将电流输送到负载。

在加载两个输出时，电流继续为整个1-D期间流动，并且输出电压平衡良好，如图2所示。但是，当大量装载一个输出并轻轻加载另一个输出时，输出电容电荷的输出倾向于该基座电压倾向于峰值电压;当电流快速斜坡恢复为零时，其输出二极管将停止进行。请参阅图3中的波形。从这些寄生电感的峰值充电的横向影响通常比由整流正向电压单独引起的更差。

图2：在向两个输出施加重负载时，在整个1-D期间，次级绕组电流在次级绕组中流动。您可以看到上红色迹线上的基座电压。

图3：大量装载的次级1和轻载的次级2.基座电压峰值电压为次级2的输出电容。

同步整流器有助于通过强迫电流在整个1-D期间流入整个1-D期间的电流来缓解此问题，无论加载如何。图4显示了与图3相同的负载条件的波形，但用理想的同步整流器替换理想二极管。因为在基座电压减小后，同步整流器保持良好，所以两个输出电压彼此孔隙良好，即使具有严重不平衡的负载。

虽然次级2中的平均电流非常小，但根均方（RMS）含量仍然可以很高。即，与图3中的理想二极管不同，同步整流器在整个1-D期间强制连续电流。有趣的是，当前当前值为低的大部分时间，当前必须是负数的负面。

显然，您正在为更高的循环电流交易更好的规定。但是，这并不一定转化为更高的整体损失。同步整流器的前向下降通常远低于二极管的直径，因此在具有同步整流器的较高负载下效率通常更好。

图4：用同步整流器替换二极管强制次级绕组中的电流流动，并消除了从基座电压的峰值充电。

您可以在图5中看到对横向调节的影响。在此，输出No.1上的负载在1A时保持稳定，而输出No.2的负载从10mA扫描到1A。在低于100mA的载荷时，由于从基座电压的峰值充电的效果，横向在使用二极管时严重降低。

请记住，您只关注漏电感的影响，因为这些模拟使用理想的二极管和理想的同步整流器。当考虑电阻和整流器正向电压降的效果时，进一步放大使用同步整流器的益处。

因此，对于多个输出反激式电源的优异交叉调节，请考虑使用同步整流器。作为额外的好处，您还将提高供应效率。查看TI的40V至60V输入40W双输出隔离式反激式转换器（6v@4.33a.）和3类双输出隔离式反激式转换器，用于PoE应用程序参考设计作为使用同步整流器的反激耗材的示例。万博投注网址

图5：该曲线表明，随着输出No.2的负载变化，两个输出在输出No.1上的负载的两个输出之间的横向变化，从而突出了同步整流器如何减轻漏电感的影响。

Brian King是德克萨斯乐器电力集团和高级会员，技术人员的应用工程师。布莱恩是电气电子工程师协会的成员，并拥有阿肯色大学的电气工程学士和硕士学位。你可以到达布莱恩ti_brianking@list.ti.com.。

首先由EDN发布。