在多路輸出反激式電源中，如果希望每一路輸出都具備良好的調(diào)節(jié)精度，最常見的做法，是在反激級之后增加DC-DC后級穩(wěn)壓器。

這個方法當然有效，但代價也很清楚：

更多器件、更大的PCB、更高的損耗，以及更復雜的系統(tǒng)。

而當系統(tǒng)輸入電壓進一步升高時，問題會出現(xiàn)在另一個維度上。

在 400 VAC 以上、甚至接近 600 VAC 的工作條件下，即使采用寬禁帶器件，如果無法實現(xiàn)可靠的零電壓開關(guān)(ZVS)，主開關(guān)的開關(guān)損耗和溫升也會迅速放大。在 600 VAC 以上，很多設(shè)計被迫降低開關(guān)頻率來壓制損耗和溫升，結(jié)果是磁性器件變大、功率密度下降，系統(tǒng)設(shè)計空間被進一步壓縮。

因此，在高壓應用中，是否能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的 ZVS，將直接影響系統(tǒng)在效率、功率密度和熱設(shè)計方面的取舍。

單級、多路、無 DC-DC 后級

這次的方案選擇了一條不同的路徑：

單級反激式拓撲

三路獨立調(diào)節(jié)輸出

不使用 DC-DC 后級穩(wěn)壓器

系統(tǒng)工作在 90–670 VAC 超寬輸入范圍，輸出為 5V/2.5A、12V/1A和24V/1.5A, 總輸出功率為60W。

關(guān)鍵在于：能量在任一時刻只被引導到一路輸出。

圖1. 具有獨立反饋的多路輸出反激式電源

通過輸出選擇機制，控制選通開關(guān)(SEL1 / SEL2)，避免了多路同時導通帶來的交叉調(diào)節(jié)問題。為確保這一點，需要對各路輸出的反射電壓VOR進行合理設(shè)計，使其滿足：

V(OR(5V) ≤ V(OR(12V) < V(OR(24V)

這樣可以確保當能量釋放到5V或12V輸出時，24V輸出上的二極管D2始終保持反向偏置。最高VOR值通常設(shè)置在200至250V之間，既為初級開關(guān)預留充足裕量，又能確保次級側(cè)能量快速釋放。更快的放電速度使系統(tǒng)更傾向于工作在不連續(xù)導通模式(DCM)，從而降低由于連續(xù)導通模式(CCM)造成的開關(guān)損耗和二極管反向恢復損耗風險。

自適應 ZVS：隨工況變化而動態(tài)維持零電壓開關(guān)

在 670 VAC 這樣的輸入條件下，ZVS 已不再只是效率優(yōu)化手段，而成為決定系統(tǒng)設(shè)計空間的重要因素。

這里ZVS的實現(xiàn)并不需要額外增加輔助電路，而在于如何有效利用系統(tǒng)中已有的同步整流(SR)器件。

圖2. ZVS工作方式

當次級放電電流斷續(xù)時，在初級開關(guān)導通前，將SR打開，從而產(chǎn)生一個反向電流。該反向電流從5V輸出電容，經(jīng)選通開關(guān)SEL1的體二極管，流入次級地。當SR關(guān)斷時，能量換向回到初級側(cè)，并產(chǎn)生相應的反向電流，有效地釋放1700V GaN開關(guān)兩端的電壓，從而實現(xiàn)零電壓開關(guān)。更重要的是，這一過程是自適應的：

隨輸入電壓變化

隨負載變化

隨系統(tǒng)參數(shù)變化

SR 的導通時序和持續(xù)時間都會動態(tài)調(diào)整，確保 ZVS 在整個工作范圍內(nèi)都能可靠維持，而不是“只在某個點成立”。

實測結(jié)果：在高壓下，差異會被放大

在 670 VAC、60 W 的工作條件下，對比是否采用 ZVS 控制，結(jié)果非常直觀：

系統(tǒng)效率提升接近 1%

IC 溫升降低到原來的約三分之一

開關(guān) dv/dt 降低，傳導 EMI 改善

在高壓應用中，1% 的效率提升并不是一個“漂亮數(shù)字”，而是直接轉(zhuǎn)化為熱設(shè)計、可靠性和器件余量的巨大差異。

(c) 傳導輻射，輸入電壓230VAC

圖3. ZVS控制帶來的溫升和EMI性能改善

多路輸出的調(diào)節(jié)精度

在 170–650 VAC 輸入范圍內(nèi)，各路輸出從空載到滿載的調(diào)節(jié)誤差均保持在 ±1% 以內(nèi)，且無需任何 DC-DC 后級穩(wěn)壓器。這說明在系統(tǒng)層面，多路輸出的精準調(diào)節(jié)并不是必須通過“堆級數(shù)”來解決的問題。

圖4. 輸出調(diào)整精度相對于負載的變化

總結(jié)

在工業(yè)級高壓應用中，多路輸出反激式電源面臨的挑戰(zhàn)，早已不是單一維度的問題：

多路輸出調(diào)節(jié)

超寬輸入范圍

開關(guān)損耗與熱設(shè)計

EMI 約束

通過1700 V GaN 器件、自適應 ZVS 控制以及合理的能量分配機制，單級反激拓撲在高壓、多路輸出應用中，在效率、熱性能、EMI 表現(xiàn)以及系統(tǒng)復雜度等多個關(guān)鍵維度上均展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。

ZVS的優(yōu)勢在低壓條件下或許并不顯著;但當輸入電壓被拉高到數(shù)百伏等級時，這些系統(tǒng)級優(yōu)勢會被迅速放大，其工程價值也隨之更加清晰。