【導讀】最糟糕的設計方案通常會(huì )在最低輸入電壓下產(chǎn)生最大輸出功率。而在現實(shí)情況中，高輸入線(xiàn)路的最大功率可能是最低輸入線(xiàn)路電壓所輸送功率的兩倍。這會(huì )迫使電源設計人員必須對功率級進(jìn)行過(guò)量設計。本文將探討輸入功率增加的原因以及降低方法。此外，還將介紹一種可提升峰值電流模式控制性能的創(chuàng )新方法。
反向轉換器變壓器基本上由兩個(gè)耦合電感器組成。當主開(kāi)關(guān)接通期間，電能被儲存在主耦合電感器中。由于變壓器具有一次繞組和二次繞組配置，因而當主開(kāi)關(guān)接通時(shí)，輸出二極管 (D1) 會(huì )被反向偏置（圖 1a–1b）。當主開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，會(huì )將儲存在主耦合電感器中的電能傳送到輸出耦合電感器中，作為驅動(dòng)負載的能量。反向變壓器能對輸出電壓進(jìn)行升壓或降壓轉換，并提供輸入到輸出的隔離。
圖 1.1a) 主耦合電感器中存儲的電能；1b)電能傳送至二次繞組
峰值電流模式控制
出于對成本和簡(jiǎn)約性的考慮，反向轉換器通用采用峰值電流模式控制，因而不能直接測量輸出電流。當反向轉換器出現過(guò)載故障時(shí)，輸出電壓就會(huì )下降。這樣，反饋補償電壓就會(huì )升高至脈寬調制 (PWM) 控制器限流閥值之上，而且 PWM 會(huì )在逐脈沖過(guò)限流限制 (pulse-by-pulse current limit) 模式下運行，這時(shí)反饋電壓不再控制 PWM 占空比。當峰值主電流超過(guò) PWM 控制器限流比較器電壓參考值 (VCS) 時(shí)，終止占空比。
峰值電流模式控制面臨的挑戰
當控制器處于逐脈沖過(guò)限流限制模式下時(shí)，主開(kāi)關(guān)無(wú)法即時(shí)關(guān)閉。在 PWM 和功率級內存在傳播延遲，其中包括控制器的前沿消隱 (LEB)，在限流比較器、邏輯電路、柵極驅動(dòng)器中的傳播延遲，以及功率 MOSFET 的關(guān)閉延遲。傳播延遲會(huì )導致峰值主電流因過(guò)沖而高于預期值。
方程式 1 計算實(shí)際峰值主電流：
(1)計算出峰值主電流后，我們可用方程式 2 來(lái)計算輸入功率：
(2)這些傳播延遲可以長(cháng)達數百納秒。我們能使用方程式 3 來(lái)計算主電流的斜率，其中 VIN 為整流直流線(xiàn)路電壓，LP 為變壓器的初級電感，dt 為總傳播延遲。
(3)若傳播延遲 (方程式 3中的 dt)保持不變，那么當 VIN 增大時(shí)，主電流斜率也會(huì )相應增大。由于存在傳播延遲，最大 VIN 下的峰值電流會(huì )因過(guò)沖而高于最小 VIN 下的峰值電流（圖 2）。
圖 2.傳播延遲與 VIN 的關(guān)系
結果是輸入和輸出功率隨著(zhù)輸入線(xiàn)路電壓的增大而增大?？膳e例說(shuō)明這一問(wèn)題。峰值主電流（方程式 4）能根據如下系統要求得出：
(4)對于峰值電流模式控制，我們能在計算峰值電流后確定電流感應電阻值大?。ǚ匠淌?5）。
(5)VCS 為 PWM 限流比較器電壓參考 (0.5V)。最小輸入電壓下的峰值電流過(guò)沖是：
在最大輸入線(xiàn)路電壓下，峰值電流是（方程式 6）：
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