摘要

下面三個關于多路輸出電源連續(xù)工作模式的問題，測試一下您的電源設計知識。然后核對您的答案。

下圖是一個典型的多路輸出單端反激式開關電源原理圖。下面是關于深度工作模式的問題。

問題1：初級問題

漏極電流波形A、B是在同一個電源但變壓器原邊電感量不同的條件下測量的。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,哪一個對電源效率更重要？

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算：

有效電流和極限電流的計算

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)下的有效電流計算方法：

運用本公式和從原邊電流波形測得數據，我們都可以計算出以上兩個電流波型的有效電流值。請注意波形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。因此波形A和波形B都應該運用連續(xù)模式公式來計算有效值。

表2- 波形A、B - 測量數據

表3- 波形A、B - 計算值

有效電流和峰值電流都會影響電源效率。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)）和電源內有阻元件的功率損失?？梢钥闯?，以連續(xù)導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，計算出的阻抗損失也可能很大）。

例如對于所論述的電源，波形A、B的效率分別如下：

表4- 波形A、B – 電源效率

本實例說明只要開關電流有效值少量減少就可以很大程度地提高電源效率。

問題2：高級問題

a. 請將波形A和波形B與交叉調節(jié)性能數據（P和Q）相匹配。

b. 為什么原邊電感量變化會引起交叉調節(jié)性能的變化？

表5- 從較小負載到較大負載的各種輸出的調節(jié)百分比(±)

參考答案：

a. 波形A與交叉調節(jié)結果Q相配，波形B與交叉調節(jié)結果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（例如波形B）具有較低的峰值電流，這將改善交叉調節(jié)。

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

上圖為一個多路輸出反（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次級磁漏電感

LS2 – 輸出2次級磁漏電感

當主開關（SW1)接通時，磁化電感和原邊漏感內的電流會同時增加。主開關關閉時，Lm兩端的電壓受到限制，同時原邊漏感復位,，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，磁化電感內的余能會輸送到次級回路內。由于這是一種反激式拓樸技術，次級繞阻電流在SW1關閉時（圖b）從零開始增加，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生誤差，輸出取決于次級極限電流，進而取決于輸出負載和工作模式。由于連續(xù)模式設計具有較低的次級峰值電流，這種誤差可以降低到較小因而交叉調整率得到改善

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果：一個電感較高（工作模式為深度連續(xù)導電模式），另一個電感較低（工作模式為不連續(xù)導電模式）。

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，隨著輸出負載的不同而不同（如圖11至14所示，一個在較低負載，另一個在較高負載）。這是因為各自的次級漏感的壓降不同而造成的。同樣可以看出輸出調整率在深度連續(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：當兩種輸出的負載電流相同時（如圖9、10、15和16所示），在調整率上將無差別，因為兩種情況下的次級漏感的壓降相同。

問題3：專業(yè)問題

多路輸出電源在以連續(xù)方式工作時的主要優(yōu)點是什么？在進入深度連續(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：

● 較低的有效電流可產生較高的效率

●在多路輸出設計中,較小峰值電流較低有利于交叉調整率

●較低的峰值電流較低會同樣有益于減少差模傳導（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速度。

基本上,電流控制模式占空比不能超過50%否則有不穩(wěn)定工作的風險。在一定輸出功率條件下，相對允許占空比大于50%而言,50%較大空比的限制比會導致更高的峰值電流。用斜率補償的方式可以突破50%的占空比的限制，但這需要對器件進行認真選擇。

與之相反，電壓控制模式對較大空比沒有限制。這使得極連續(xù)的電壓模式設計具有其特有的優(yōu)點。

以上三道題的答案僅供參考，不代表電源聯盟的觀點