理想情況下,初始上升電流速率將與負(fù)載所需的電流量成正比,但實(shí)際上這很難實(shí)現(xiàn)。 換向結(jié)束時(shí)每個(gè)繞組中達(dá)到的電流取決于漏電感和其他寄生參數(shù)。
盡管每個(gè)輸出端的負(fù)載變化,良好的交叉調(diào)節(jié)需要保持對輔助輸出電壓的良好控制,以及控制主調(diào)節(jié)輸出。 與效率相關(guān)的良好交叉調(diào)節(jié)的其他好處包括:
1、更接近 CCM 的工作狀態(tài)導(dǎo)致輸出電容器的 ESR 中的 rms 電流和功耗更低。
2、實(shí)現(xiàn)更低的柵極驅(qū)動(dòng)損耗,因?yàn)闉殡娫撮_關(guān)提供柵極驅(qū)動(dòng)的電壓軌在所有負(fù)載條件下都變得更加穩(wěn)定。
此外,通過允許控制器在短路事件期間更容易地進(jìn)入打嗝模式,限制傳送到 VDD 輔助軌的初始能量可以提供更好的保護(hù)。
可以考慮各種繞組策略以實(shí)現(xiàn)可接受的交叉調(diào)節(jié)。 以下是一些通用的設(shè)計(jì)指南:
圖1 繞組位置會(huì)影響漏磁
1、每個(gè)次級輸出的負(fù)載范圍必須是眾所周知的。 輔助次級輸出的最壞情況是當(dāng)主輸出滿載時(shí),其負(fù)載較輕。
2、負(fù)載范圍最廣的輸出繞組(通常是穩(wěn)壓輸出)應(yīng)與初級耦合最好,這意味著它對初級的漏電感應(yīng)最小。
3、應(yīng)盡量減少所有次級繞組之間的漏磁。
4、最小化低電流輔助次級繞組到初級的漏電感不是一個(gè)好的策略。 初級的較大漏電感有助于通過增加它們的 CCM 負(fù)載范圍和改善它們的交叉調(diào)節(jié)來限制在換向期間傳遞給這些繞組的能量(見圖 1)。
5、漏感受線圈架上繞組位置的影響。 繞組疊層(W4 與圖 6 中的 W3 相比)定義了每個(gè)次級繞組與初級繞組的接近程度。 為了更好地耦合,在骨架的整個(gè)寬度上展開繞組通常是一個(gè)很好的做法。
6、使用多股技術(shù)同時(shí)纏繞多個(gè)輔助次級通??商峁└玫慕徊嬲{(diào)節(jié)控制。
7、在 CCM 中操作主輸出。 然后,該輸出電壓定義了整個(gè)周期內(nèi)的磁化電壓 (Vmag)。
8、 嘗試在靠近 CCM 和 DCM 邊界的地方操作次級輔助輸出。 這可以確保為每個(gè)人提供足夠的能量——但不會(huì)太多。 實(shí)現(xiàn)此目的的一種方法是在最小負(fù)載下添加一些串聯(lián)阻抗和/或足夠的負(fù)載電流。
9、 當(dāng)次級繞組共用同一接地且極性相似時(shí),AC 或DC 堆疊是改善交叉調(diào)節(jié)的另一種選擇。 (見圖 2)
圖2 AC和DC堆疊
10、漏電感可能因一個(gè)生產(chǎn)單元而異。 對于可預(yù)測的交叉調(diào)節(jié),需要指定和控制一些最大漏電感。 例如,主輸出到初級,以及次級繞組之間。
其他參數(shù)可能會(huì)對交叉調(diào)節(jié)產(chǎn)生影響,包括:
• 初級鉗位電壓。更高的電壓意味著更快的換向和更強(qiáng)的振鈴效應(yīng)。換向期間次級繞組之間共享的電流更多地取決于變壓器寄生效應(yīng),并且不太傾向于跟隨每個(gè)輸出的負(fù)載水平。這意味著漏電感和寄生電容對達(dá)到的初始峰值電流的影響更大,因此負(fù)載變化導(dǎo)致的交叉調(diào)節(jié)更差。請注意,對于 RCD 鉗位電路,當(dāng)輸入電流較高時(shí),鉗位電壓通常會(huì)增加,當(dāng)與較高的磁化能量結(jié)合使用時(shí),可能會(huì)惡化交叉調(diào)節(jié)。
• 輸出二極管的正向恢復(fù)。使用具有更快導(dǎo)通速度的二極管將導(dǎo)致更多的能量輸送到其輸出端,從而在輕負(fù)載時(shí)產(chǎn)生更高的輸出電壓。二極管寄生電容也對結(jié)果有一定影響。
• 同步整流器(如果在主輸出上使用)在初級到次級的換向期間可能會(huì)關(guān)閉,電流會(huì)通過體二極管循環(huán)。這導(dǎo)致更多的能量傳遞到其他繞組,因?yàn)樵趽Q向期間反射電壓更高。體二極管導(dǎo)通時(shí)也會(huì)損失能量。
• 在需要更嚴(yán)格的控制和負(fù)載范圍有限的情況下,可以插入一個(gè)低值電阻器與二極管串聯(lián)(在電容器之前)。使用電阻器是一種可接受的折衷方案,其電阻值足夠高以限制換向期間傳遞到輸出電容器的能量,而電阻值足夠低以減輕其對直流電壓下降和效率的影響。該解決方案通常用于控制器的 VDD 電壓。
• 當(dāng)所有其他方法都失敗時(shí),可能需要一個(gè)虛擬負(fù)載來限制輕負(fù)載繞組的最大電壓。
交叉調(diào)整對短路的影響:
多輸出反激式電源的短路保護(hù)提出了許多挑戰(zhàn)。 當(dāng)僅依賴初級電流限制時(shí),反激電源的輸出電流在短路期間會(huì)變得非常高。 通常選擇用于主輸出繞組的導(dǎo)線,以便在達(dá)到打嗝模式之前能夠承受強(qiáng)過載。 但對于小電流輔助輸出(見圖 1中的 W3 和 W4),繞組線尺寸通常非常小。 當(dāng)該輸出出現(xiàn)強(qiáng)過載或短路時(shí),特別是主輸出輕載時(shí),電源的大部分功率容量可用。 因此,盡管存在初級電流限制,但輸出的繞組耗散可能會(huì)變得非常高,這可能會(huì)帶來災(zāi)難性的后果。
某些電源依賴于在短路期間用于為控制器供電的電壓軌的崩潰。 然而,這種技術(shù)缺乏準(zhǔn)確性并且通常不可靠。 原因之一是由于漏電感和寄生電容,并非所有變壓器能量都傳遞到短路輸出。 一些能量仍然傳遞到為控制器供電的輔助輸出,并且由于該軌道上的消耗通常很低,傳遞的能量可以足夠高以保持控制器無限期地工作。
更好的方法是對每個(gè)輸出進(jìn)行短路檢測。 例如,使用單個(gè)求和電流互感器是一種相對簡單的解決方案。 請注意,在為控制器供電的輔助輸出短路的特殊情況下,欠壓鎖定條件將簡單地禁用控制器。