離線電源是最常見的電源之一，也稱為交流電源。隨著旨在集成典型家用功能的產品數量的增加
，對所需輸出能力小於1瓦的低功率離線轉換器的需求也越來越大。對於這些應用程序，最重要的設計方麵是效率、集成和低成本。

 

zaijuedingtuopujiegoushi
，fanjitongchangshirenhedigonghaolixianzhuanhuanqideshouxuan。danshi，ruguobuxuyaogeli，zhekenengbushizuihaodefangfa。jiashezhongduanshebeishiyigezhinengdeng開關，用戶可以通過智能手機的應用程序進行控製。在這種情況下，用戶在操作過程中不會接觸到暴露的電壓，因此不需要隔離。

 

對於離線電源來說，反激拓撲是一個合理的解決方案
，因為它的物料清單（BOM）計(ji)數(shu)較(jiao)低(di)，隻(zhi)有(you)少(shao)數(shu)功(gong)率(lv)級(ji)元(yuan)件(jian)，並(bing)且(qie)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)設(she)計(ji)可(ke)以(yi)處(chu)理(li)較(jiao)寬(kuan)的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)。但(dan)是(shi)，如(ru)果(guo)設(she)計(ji)的(de)終(zhong)端(duan)應(ying)用(yong)不(bu)需(xu)要(yao)隔(ge)離(li)呢(ne)？如(ru)果(guo)是(shi)這(zhe)樣(yang)的(de)話(hua)，考(kao)慮(lv)到(dao)輸(shu)入(ru)是(shi)離(li)線(xian)的(de)，設(she)計(ji)師(shi)可(ke)能(neng)仍(reng)然(ran)會(hui)想(xiang)要(yao)使(shi)用(yong)反(fan)激(ji)。帶(dai)集(ji)成(cheng)場(chang)效(xiao)應(ying)晶(jing)體(ti)管(guan)（FET）和初級側調節的控製器會產生小的反激解決方案。

 

圖1顯示了使用帶初級側調節的UCC28910反激開關的非隔離反激的示例示意圖。雖然這是一個可行的選擇
，但與具有較低BOM計數的反激相比，離線倒置降壓拓撲將具有更高的效率。在這篇電源管理設計小貼士中，我將探討用於低功耗AC/DC轉換的倒置降壓。

圖2顯示了倒置降壓的功率級。像反激一樣
，它有兩個開關元件


，一個磁性元件（單電源電感器而不是變壓器）和(he)兩(liang)個(ge)電(dian)容(rong)器(qi)。顧(gu)名(ming)思(si)義(yi)
，倒(dao)置(zhi)降(jiang)壓(ya)拓(tuo)撲(pu)類(lei)似(si)於(yu)降(jiang)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)。開(kai)關(guan)在(zai)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)和(he)接(jie)地(di)之(zhi)間(jian)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)開(kai)關(guan)波(bo)形(xing)，然(ran)後(hou)由(you)電(dian)感(gan)電(dian)容(rong)網(wang)絡(luo)濾(lv)除(chu)。區(qu)別(bie)在(zai)於(yu)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)被(bei)調(tiao)節(jie)為(wei)低(di)於(yu)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)電(dian)位(wei)。即(ji)使(shi)輸(shu)出(chu)“浮動”在輸入電壓以下

，它仍然可以正常為下遊電子器件供電。

 

圖2 倒置降壓功率級的簡化示意圖。

 

將場效應晶體管放在低側意味著它可以直接從反激控製器驅動。圖3顯示了一個使用UCC28910反(fan)激(ji)開(kai)關(guan)的(de)倒(dao)置(zhi)降(jiang)壓(ya)。一(yi)對(dui)一(yi)耦(ou)合(he)電(dian)感(gan)器(qi)作(zuo)為(wei)磁(ci)開(kai)關(guan)元(yuan)件(jian)。一(yi)次(ci)繞(rao)組(zu)作(zuo)為(wei)功(gong)率(lv)級(ji)電(dian)感(gan)器(qi)。二(er)次(ci)繞(rao)組(zu)向(xiang)控(kong)製(zhi)器(qi)提(ti)供(gong)定(ding)時(shi)和(he)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)調(tiao)節(jie)信(xin)息(xi)
，並(bing)為(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)局(ju)部(bu)偏(pian)置(zhi)電(dian)源(yuan)（VDD）電容器充電。

 

圖3 一個使用UCC28910反激開關的倒置降壓設計示例。

 

反fan激ji拓tuo撲pu的de一yi個ge缺que點dian是shi能neng量liang通tong過guo變bian壓ya器qi傳chuan遞di的de方fang式shi。這zhe種zhong拓tuo撲pu在zai場chang效xiao應ying管guan的de接jie通tong時shi間jian內nei將jiang能neng量liang存cun儲chu在zai氣qi隙xi中zhong，並bing在zai場chang效xiao應ying管guan的de斷duan開kai時shi間jian內nei將jiang其qi傳chuan輸shu到dao次ci級ji。實shi際ji的de變bian壓ya器qi在zai初chu級ji側ce會hui有you一yi些xie漏lou感gan。當dang能neng量liang轉zhuan移yi到dao次ci級ji側ce時shi，剩sheng餘yu的de能neng量liang儲chu存cun在zai漏lou感gan中zhong。這zhe種zhong能neng量liang是shi不bu可ke用yong的de，且qie需xu要yao使shi用yong齊qi納na二er極ji管guan或huo電dian阻zu電dian容rong網wang絡luo進jin行xing耗hao散san。

 

在降壓拓撲中，漏能通過二極管D7在場效應管斷開期間傳遞到輸出端。這樣可以減少組件數量並提高效率。

 

另ling一yi個ge區qu別bie是shi每mei個ge磁ci性xing元yuan件jian的de設she計ji和he傳chuan導dao損sun耗hao。因yin為wei一yi個ge倒dao置zhi降jiang壓ya隻zhi有you一yi個ge繞rao組zu來lai傳chuan輸shu功gong率lv，所suo以yi所suo有you的de功gong率lv傳chuan輸shu電dian流liu都dou通tong過guo它ta，這zhe就jiu提ti供gong了le良liang好hao的de銅tong利li用yong率lv。反fan激ji則ze不bu具ju有you那na麼me好hao的de銅tong利li用yong率lv。當dang場chang效xiao應ying管guan接jie通tong時shi，電dian流liu通tong過guo一yi次ci繞rao組zu而er不bu是shi二er次ci繞rao組zu。當dang場chang效xiao應ying管guan斷duan開kai時shi
，電dian流liu通tong過guo二er次ci繞rao組zu而er不bu是shi一yi次ci繞rao組zu。因yin此ci，更geng多duo的de能neng量liang儲chu存cun在zai變bian壓ya器qi中zhong，並bing且qie在zai反fan激ji設she計ji中zhong利li用yong更geng多duo的de銅tong來lai提ti供gong相xiang同tong的de輸shu出chu功gong率lv。

 

圖4比(bi)較(jiao)了(le)具(ju)有(you)相(xiang)同(tong)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)規(gui)格(ge)的(de)降(jiang)壓(ya)電(dian)感(gan)器(qi)和(he)反(fan)激(ji)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)一(yi)次(ci)和(he)二(er)次(ci)繞(rao)組(zu)的(de)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)。降(jiang)壓(ya)電(dian)感(gan)器(qi)波(bo)形(xing)在(zai)左(zuo)側(ce)的(de)單(dan)個(ge)藍(lan)色(se)框(kuang)中(zhong)，反(fan)激(ji)的(de)一(yi)次(ci)繞(rao)組(zu)和(he)二(er)次(ci)繞(rao)組(zu)在(zai)右(you)側(ce)的(de)兩(liang)個(ge)紅(hong)色(se)框(kuang)中(zhong)。

 

對dui於yu每mei個ge波bo形xing，傳chuan導dao損sun耗hao計ji算suan為wei均jun方fang根gen電dian流liu平ping方fang乘cheng以yi繞rao組zu電dian阻zu。因yin為wei降jiang壓ya隻zhi有you一yi個ge繞rao組zu，所suo以yi磁ci場chang中zhong的de總zong傳chuan導dao損sun耗hao就jiu是shi一yi個ge繞rao組zu的de損sun耗hao。然ran而er，反fan激ji的de總zong傳chuan導dao損sun耗hao是shi一yi次ci繞rao組zu和he二er次ci繞rao組zu損sun耗hao之zhi和he。此ci外wai
，反fan激ji中zhong磁ci場chang的de物wu理li尺chi寸cun將jiang比bi在zai類lei似si功gong率lv水shui平ping下xia的de倒dao置zhi降jiang壓ya設she計ji更geng大da。任ren一yi組zu件jian的de儲chu能neng等deng於yu½ L × IPK2。

 

對於圖4suoshideboxing，wojisuanchudaozhijiangyazhixuyaocunchufanjisuoxucunchudesifenzhiyidegonglv，yinci

，yutongdenggonglvdefanjishejixiangbi，daozhijiangyashejidezhandimianjiyaoxiaodeduo。

 

圖4 降壓和反激拓撲中電流波形的比較

 

當不需要隔離時，反激拓撲並不總是低功耗離線應用的最佳解決方案。倒置降壓可以提供更高的效率和更低的BOM成本
，因為您可以使用一個可能更小的變壓器/電感器。對於電力電子器件設計人員來說，重要的是要考慮所有可能的拓撲解決方案
，以確定最適合給定規格的拓撲。

 

（來源：John Dorosa是德州儀器公司的應用工程師）