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(jí)之后增加DC-DC后級(jí)穩(wěn)壓器。

這個(gè)方法當(dāng)然有效，但代價(jià)也很清楚：

更多器件、更大的PCB、更高的損耗，以及更復(fù)雜的系統(tǒng)。

而當(dāng)系統(tǒng)輸入電壓進(jìn)一步升高時(shí)，問題會(huì)出現(xiàn)在另一個(gè)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(wú)法實(shí)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(huì)迅速放大。在 600 VAC 以上，很多設(shè)計(jì)被迫降低開關(guān)頻率來(lái)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(jì)空間被進(jìn)一步壓縮。

因此，在高壓應(yīng)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(jì)方面的取舍。

單級(jí)、多路、無(wú) DC-DC 后級(jí)

這次的方案選擇了一條不同的路徑：

單級(jí)反激式拓?fù)?/p>

三路獨(dú)立調(diào)節(jié)輸出

不使用 DC-DC 后級(jí)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(shí)刻只被引導(dǎo)到一路輸出。

圖1. 具有獨(dú)立反饋的多路輸出反激式電源

通過輸出選擇機(jī)制，控制選通開關(guān)(SEL1 / SEL2)，避免了多路同時(shí)導(dǎo)通帶來(lái)的交叉調(diào)節(jié)問題。為確保這一點(diǎn)，需要對(duì)各路輸出的反射電壓VOR進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使其滿足：

V(OR(5V) ≤ V(OR(12V) < V(OR(24V)

這樣可以確保當(dāng)能量釋放到5V或12V輸出時(shí)，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(jí)開關(guān)預(yù)留充足裕量，又能確保次級(jí)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(dǎo)通模式(DCM)，從而降低由于連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)造成的開關(guān)損耗和二極管反向恢復(fù)損耗風(fēng)險(xiǎn)。

自適應(yīng) ZVS：隨工況變化而動(dòng)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(jì)空間的重要因素。

這里ZVS的實(shí)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(dāng)次級(jí)放電電流斷續(xù)時(shí)，在初級(jí)開關(guān)導(dǎo)通前，將SR打開，從而產(chǎn)生一個(gè)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(jí)地。當(dāng)SR關(guān)斷時(shí)，能量換向回到初級(jí)側(cè)，并產(chǎn)生相應(yīng)的反向電流，有效地釋放1700V GaN開關(guān)兩端的電壓，從而實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)。更重要的是，這一過程是自適應(yīng)的：

隨輸入電壓變化

隨負(fù)載變化

隨系統(tǒng)參數(shù)變化

SR 的導(dǎo)通時(shí)序和持續(xù)時(shí)間都會(huì)動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保 ZVS 在整個(gè)工作范圍內(nèi)都能可靠維持，而不是“只在某個(gè)點(diǎn)成立”。

實(shí)測(cè)結(jié)果：在高壓下，差異會(huì)被放大

在 670 VAC、60 W 的工作條件下，對(duì)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(lái)的約三分之一

開關(guān) dv/dt 降低，傳導(dǎo) EMI 改善

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

(c) 傳導(dǎo)輻射，輸入電壓230VAC

圖3. ZVS控制帶來(lái)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(wú)需任何 DC-DC 后級(jí)穩(wěn)壓器。這說(shuō)明在系統(tǒng)層面，多路輸出的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)并不是必須通過“堆級(jí)數(shù)”來(lái)解決的問題。

圖4. 輸出調(diào)整精度相對(duì)于負(fù)載的變化

總結(jié)

在工業(yè)級(jí)高壓應(yīng)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(jì)

EMI 約束

通過1700 V GaN 器件、自適應(yīng) ZVS 控制以及合理的能量分配機(jī)制，單級(jí)反激拓?fù)湓诟邏?、多路輸出?yīng)用中，在效率、熱性能、EMI 表現(xiàn)以及系統(tǒng)復(fù)雜度等多個(gè)關(guān)鍵維度上均展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。

ZVS的優(yōu)勢(shì)在低壓條件下或許并不顯著;但當(dāng)輸入電壓被拉高到數(shù)百伏等級(jí)時(shí)，這些系統(tǒng)級(jí)優(yōu)勢(shì)會(huì)被迅速放大，其工程價(jià)值也隨之更加清晰。