摘要

下面三個(gè)關(guān)于多路輸出電源連續(xù)工作模式的問(wèn)題，測(cè)試一下您的電源設(shè)計(jì)知識(shí)。然后核對(duì)您的答案。

下圖是一個(gè)典型的多路輸出單端反激式開(kāi)關(guān)電源原理圖。下面是關(guān)于深度工作模式的問(wèn)題。

問(wèn)題1：初級(jí)問(wèn)題

漏極電流波形A、B是在同一個(gè)電源但變壓器原邊電感量不同的條件下測(cè)量的。表1既包括有效電流和包括峰值電流。

a. 從(W、X、Y和Z)選出波形A、B的峰值電流值

b. 從(W、X、Y和Z)選出波形A、B的有效電流值

c. 峰值電流和有效電流中,哪一個(gè)對(duì)電源效率更重要？

參考答案：

a. 波形A 的峰值電流值Ipk= Y (1.2 A)。波形B 的峰值電流值Ipk= X (0.88 A)。

這可從波形圖上直接測(cè)出。

b. 波形A的有效電流值 Irms= W (0.568 A)。波形B 的有效電流值Irms= Z (0.538 A)。

有效電流可按如下方法計(jì)算：

有效電流和極限電流的計(jì)算

下述公式給出了原邊電流在不連續(xù)模式或邊界連續(xù)/不連續(xù)）狀態(tài)下有效電流的計(jì)算方法：

下述公式給出了原邊電流在連續(xù)模式狀態(tài)下的有效電流計(jì)算方法：

運(yùn)用本公式和從原邊電流波形測(cè)得數(shù)據(jù)，我們都可以計(jì)算出以上兩個(gè)電流波型的有效電流值。請(qǐng)注意波形A是輕度連續(xù) - 這可以從波形

A的非零初始電流值看出來(lái)。因此波形A和波形B都應(yīng)該運(yùn)用連續(xù)模式公式來(lái)計(jì)算有效值。

表2- 波形A、B - 測(cè)量數(shù)據(jù)

表3- 波形A、B - 計(jì)算值

有效電流和峰值電流都會(huì)影響電源效率。峰值電流決定漏（1/2.L.Ipk2))的寄生功率損失。有效電流決定有阻元件，如主MOSFET管(IRMS2. RDs(ON)）和電源內(nèi)有阻元件的功率損失。可以看出，以連續(xù)導(dǎo)電模式工作將大大降低有效電流（要知道阻抗損失與有效電流的平方成比例，因此有效電流即使增量很小，計(jì)算出的阻抗損失也可能很大）。

例如對(duì)于所論述的電源，波形A、B的效率分別如下：

表4- 波形A、B – 電源效率

本實(shí)例說(shuō)明只要開(kāi)關(guān)電流有效值少量減少就可以很大程度地提高電源效率。

問(wèn)題2：高級(jí)問(wèn)題

a. 請(qǐng)將波形A和波形B與交叉調(diào)節(jié)性能數(shù)據(jù)（P和Q）相匹配。

b. 為什么原邊電感量變化會(huì)引起交叉調(diào)節(jié)性能的變化？

表5- 從較小負(fù)載到較大負(fù)載的各種輸出的調(diào)節(jié)百分比(±)

參考答案：

a. 波形A與交叉調(diào)節(jié)結(jié)果Q相配，波形B與交叉調(diào)節(jié)結(jié)果P相配。

b. 反（激）式變壓器的原邊電感量不僅決定工作模式，即是連續(xù)，或者是不連續(xù)，而且決定聯(lián)系或不連續(xù)的程度。在給定的輸出功率的情況下，以連續(xù)模式工作時(shí)（例如波形B）具有較低的峰值電流，這將改善交叉調(diào)節(jié)。

表6- 波形A和波形B - 從較小負(fù)載到較大負(fù)載的調(diào)節(jié)百分比(±)。

上圖為一個(gè)多路輸出反（激）式變壓器的電感模型，變壓器顯示具有如下參量：

LM – 磁化(主)電感

LLK – 初始磁漏電感 – 由此磁漏電感引起的電壓尖脈沖受鉗位電路 (D1、C1和R1)的限制。

LS1 – 輸出1次級(jí)磁漏電感

LS2 – 輸出2次級(jí)磁漏電感

當(dāng)主開(kāi)關(guān)（SW1)接通時(shí)，磁化電感和原邊漏感內(nèi)的電流會(huì)同時(shí)增加。主開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，Lm兩端的電壓受到限制，同時(shí)原邊漏感復(fù)位,，它的電流釋放到主鉗位電路（R1、C1和D1)中。一旦原邊漏感回零，磁化電感內(nèi)的余能會(huì)輸送到次級(jí)回路內(nèi)。由于這是一種反激式拓樸技術(shù)，次級(jí)繞阻電流在SW1關(guān)閉時(shí)（圖b）從零開(kāi)始增加，由于LS1和LS2之間的電流較大，所以在LS1和LS2上形成壓降。此電壓使各種輸出之間產(chǎn)生誤差，輸出取決于次級(jí)極限電流，進(jìn)而取決于輸出負(fù)載和工作模式。由于連續(xù)模式設(shè)計(jì)具有較低的次級(jí)峰值電流，這種誤差可以降低到較小因而交叉調(diào)整率得到改善

下圖所示波形取自一張兩路同為5V輸出電源的模擬圖。所示為兩變壓器的顯示結(jié)果：一個(gè)電感較高（工作模式為深度連續(xù)導(dǎo)電模式），另一個(gè)電感較低（工作模式為不連續(xù)導(dǎo)電模式）。

從每組圖的下方波形可以很容易地看出兩種輸出電壓VOUT1和VOUT2，隨著輸出負(fù)載的不同而不同（如圖11至14所示，一個(gè)在較低負(fù)載，另一個(gè)在較高負(fù)載）。這是因?yàn)楦髯缘拇渭?jí)漏感的壓降不同而造成的。同樣可以看出輸出調(diào)整率在深度連續(xù)的工作模式下要大大優(yōu)于其它模式（這是由于較低的di/dt和極限電流）。

注意：當(dāng)兩種輸出的負(fù)載電流相同時(shí)（如圖9、10、15和16所示），在調(diào)整率上將無(wú)差別，因?yàn)閮煞N情況下的次級(jí)漏感的壓降相同。

問(wèn)題3：專(zhuān)業(yè)問(wèn)題

多路輸出電源在以連續(xù)方式工作時(shí)的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？在進(jìn)入深度連續(xù)模式的能力上,電壓控制模式和電流控制模式有什么不同？

參考答案：

連續(xù)工作模式具有如下主要優(yōu)點(diǎn)：

● 較低的有效電流可產(chǎn)生較高的效率

●在多路輸出設(shè)計(jì)中,較小峰值電流較低有利于交叉調(diào)整率

●較低的峰值電流較低會(huì)同樣有益于減少差模傳導(dǎo)（輻射）EMI（或可用較小輸入電容）。

●較低峰值電流和有效電流有利于改善輸出紋波（或可用較小的輸出電容）

●連續(xù)工作模式能產(chǎn)生更高的回路增益，因而比非連續(xù)工作模式有更快的響應(yīng)速度。

基本上,電流控制模式占空比不能超過(guò)50%否則有不穩(wěn)定工作的風(fēng)險(xiǎn)。在一定輸出功率條件下，相對(duì)允許占空比大于50%而言,50%較大空比的限制比會(huì)導(dǎo)致更高的峰值電流。用斜率補(bǔ)償?shù)姆绞娇梢酝黄?0%的占空比的限制，但這需要對(duì)器件進(jìn)行認(rèn)真選擇。

與之相反，電壓控制模式對(duì)較大空比沒(méi)有限制。這使得極連續(xù)的電壓模式設(shè)計(jì)具有其特有的優(yōu)點(diǎn)。

以上三道題的答案僅供參考，不代表電源聯(lián)盟的觀點(diǎn)