当反激变换器达到其极限时

文章：Frederik烛台

电流隔离电源用于许多应用。有不同的原因。在一些电路中，由于安全考虑因素，电源隔离是必要的。在其他电路中，功能隔离用于阻断对信号的任何干扰。

电流隔离电源通常设计有反激式转换器。这些稳压器具有非常简单的设计。图1显示了这种调节器的典型设计ADP1071反激控制器。我们可以看到它是一个反激式转换器，因为点在变压器上不匹配。利用初级侧电源开关（Q1）。而且，需要辅助侧整流器电路。这可以用肖特基二极管执行，但对于更高的效率，通常使用有源开关（图1中的Q2）。相应的ADP1071控制器负责控制交换机并为反馈路径FB提供电流隔离。

虽然反激式转换器非常受欢迎，但这种拓扑具有实际限制。图1中的变压器T1实际上并未用作经典变压器。当Q1处于ON状态时，无电流流过T1的次级绕组。初级侧电流的能量几乎完全存储在变压器芯中。类似地，与降压转换器如何存储在扼流圈（电感器）中的能量，反激式转换器在变压器中执行此操作。当Q1处于OFF状态时，电流在T1的次级侧开发。这提供了输出电容C._出去和能量的输出。这个概念很容易实现，但具有更高功率的固有局限性。变压器T1用作能量存储元件。因此，变压器也可以称为耦合电感器（Choke）。这要求变压器可以存储所需的能量。电源的能量等级越高，变压器越来越昂贵。在大多数应用中，上限约为60W。

如果需要更高功率的电流隔离电源，则正向转换器是合适的选择。该概念如图2所示。这里，变压器真的用作经典变压器。虽然电流流过初级侧的Q1，但电流也在次级侧开发。因此，变压器不需要提供任何能量存储容量。事实上，情况正好相反。必须确保变压器在Q1的截止时间期间始终出院，以便在几个循环之后无意中无意中达到饱和度。

对于相同的电源，正向转换器需要比反激式转换器更小的变压器。这使得前进转换器即使在低于60W的功率水平的情况下也可以使用实用和明智。一个缺点是，变压器芯必须通过每个循环从无意中存储的能量释放，每个循环由具有开关Q4和电容器的主动钳位接线实现C_C如图2所示。正激变换器通常还需要在输出侧增加一个电感L1。然而，通过这一点，输出电压也可以有一个更低的纹波比反激变换器在相同的功率水平。

图3。在LTspice中使用ADP1074模拟电路的例子。

电源管理IC，如ADP1074来自Analog Devices，为设计正向转换器提供了紧凑的解决方案。当需要高于大约60 W的功率水平，通常使用此架构。在60 W以下，前转换器也可以是基于电路复杂性和可实现的效率的反激转换器更好的选择。为了简化使用拓扑的决定，建议使用自由电路模拟器LTSPICE的仿真。图3显示了LTSPICE仿真环境中的ADP1074正向转换器电路的仿真原理图。

Frederik Dostal是模拟设备(München)电源管理的现场应用工程师。