1.前言

最常見的電源之一是離線電源，也稱為交流電源。隨著越來越多的產(chǎn)品旨在融入標(biāo)準(zhǔn)的家用功能，對(duì)輸出容量低于1瓦的低功率離線轉(zhuǎn)換器的需求不斷增長(zhǎng)。效率、集成和低成本對(duì)于設(shè)計(jì)這些應(yīng)用至關(guān)重要。

當(dāng)拓?fù)錄Q定，反激式是一般的數(shù)字一個(gè)用于低功率離線轉(zhuǎn)換器的候選。但是，對(duì)于不需要絕緣的區(qū)域，這可能不是最佳選擇。例如，假設(shè)最終產(chǎn)品是用戶通過智能手機(jī)應(yīng)用程序操作的智能照明開關(guān)。在這種情況下，由于用戶在操作過程中無法接觸到暴露的電壓，因此不需要絕緣。

對(duì)于離線電源，反激拓?fù)涫且环N合理的解決方案，因?yàn)橹挥猩贁?shù)功率級(jí)組件的材料清單( BOM ) 成本低，并且能夠設(shè)計(jì)變壓器以處理寬輸入電壓范圍。但是，如果您設(shè)計(jì)的最終應(yīng)用不需要絕緣呢？即使在這些情況下，設(shè)計(jì)人員也可能希望使用反激式，因?yàn)檩斎胧请x線的。場(chǎng)效應(yīng)晶體管（到控制器FET）和1如果內(nèi)置初級(jí)側(cè)調(diào)節(jié)，它將是小尺寸的反激式解決方案。

2.具體方案

圖1是TI的1 “使用反激開關(guān)UCC28910 進(jìn)行初級(jí)側(cè)調(diào)節(jié)是使用非隔離反激電路的示例”。雖然這是一個(gè)可行的電路，倒置離線降壓拓?fù)浔确醇な礁咝?，BOM更少。在這篇Power Tip文章中，我們將仔細(xì)研究倒置降壓拓?fù)鋵?duì)低功率AC/DC轉(zhuǎn)換的好處。

圖1.使用反激式開關(guān)“ UCC28910 ”的非絕緣反激式設(shè)計(jì)示例

圖2顯示了倒置型降壓的功率級(jí)。像反激開關(guān)部分2兩個(gè)磁性部分1單（功率電感代替變壓器1單），電容2有兩個(gè)。顧名思義，翻轉(zhuǎn)拓?fù)漕愃朴诮祲恨D(zhuǎn)換器。開關(guān)在輸入電壓和地之間產(chǎn)生一個(gè)開關(guān)波形，由電感/電容網(wǎng)絡(luò)過濾掉。不同之處在于輸出電壓被調(diào)節(jié)為低于輸入電壓的電位。輸出“浮動(dòng)”低于輸入電壓，但仍可以像往常一樣為下游電子元件供電。

圖2。倒置式降壓電源級(jí)電路原理圖

低側(cè)FET允許它直接從反激控制器驅(qū)動(dòng)。圖3顯示了采用TI的UCC28910反激式開關(guān)的顛倒降壓。單TO-一個(gè)耦合電感器被用于磁開關(guān)元件。所述初級(jí)繞組用作在電源級(jí)的電感器。所述次級(jí)繞組提供的定時(shí)和輸出電壓調(diào)節(jié)信息提供給控制器和充電控制器的本地偏置電源電壓（VDD）的電容器。

圖3。使用反激式開關(guān)“ UCC28910 ”的倒置式降壓設(shè)計(jì)示例

反激拓?fù)涞碾y點(diǎn)在于如何在變壓器之間傳輸能量。這種降壓拓?fù)洌?/span>FET能量在導(dǎo)通時(shí)間期間積累在空隙中，F(xiàn)ET在關(guān)斷時(shí)間為2 將能量傳遞給初級(jí)。在實(shí)際變壓器中，1初級(jí)側(cè)存在一定量的漏感。能量2移至原邊時(shí)，剩余能量將累積在漏感中。該能量不可用，必須使用齊納二極管或電阻/電容網(wǎng)絡(luò)消耗。

對(duì)于降壓拓?fù)?，泄漏能量?/span>FET關(guān)斷期間通過二極管D2提供給輸出。這減少了零件數(shù)量并提高了效率。

另一個(gè)1點(diǎn)單差是導(dǎo)通損失磁性元件每個(gè)設(shè)計(jì)。將功率傳輸?shù)酱怪钡怪媒祲浩鞯睦@組為1，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)，電源的所有電流都流過繞組，獲得了良好的繞組利用率。反激的繞組利用率不是那么好。場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通時(shí)，電流為1將流過初級(jí)繞組，2不流向初級(jí)側(cè)。場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)斷時(shí)，電流2將流過初級(jí)繞組，1不流向初級(jí)側(cè)。因此，更多的能量?jī)?chǔ)存在變壓器中，并且在反激式設(shè)計(jì)中使用更多的繞組來提供相同數(shù)量的輸出功率。

圖4為降壓電感、反激變壓器1初級(jí)和2初級(jí)繞組電流波形的比較。輸入和輸出規(guī)格相同。降壓電感左側(cè)藍(lán)色方波中，右側(cè)2為單紅色方形反激1初級(jí)繞組，2為繞組。對(duì)于每個(gè)波形，2均方根電流乘以繞組電阻，并計(jì)算傳導(dǎo)損耗。繞組降壓1，因?yàn)閮H存在一個(gè)，磁性成分的總傳導(dǎo)損耗，1被丟失，由于一個(gè)繞組。然而，飛回的總導(dǎo)通損耗，1的初級(jí)繞組的損失和2將是加在初級(jí)繞組的損失。此外，在類似的功率下，反激式將具有比倒置降壓設(shè)計(jì)更大的磁性組件。兩個(gè)組件的能量存儲(chǔ)等于? L x I PK 2。

在所示的波形中，所需的功率在上下反向降壓中累積，計(jì)算出第1分鐘的反激4所需的累積功率就足夠了。因此，與功率相當(dāng)?shù)姆醇な皆O(shè)計(jì)相比，倒置降壓設(shè)計(jì)的占位面積要小得多。

圖4。降壓和反激拓?fù)渲g的電流波形比較

當(dāng)不需要絕緣時(shí)，反激拓?fù)洳⒉豢偸堑凸碾x線應(yīng)用的最佳解決方案。倒置降壓有可能使用更小的變壓器和電感器，這可以提高效率，同時(shí)降低BOM成本。對(duì)于電力電子設(shè)計(jì)人員來說，考慮所有可能的拓?fù)浣鉀Q方案以確定哪一種最適合他們所需的規(guī)格非常重要。