多相并联反激式转换器:突破百瓦极限的EMI优化设计

内容摘要引言:突破单相功率瓶颈的新路径反激式转换器凭借电气隔离特性和简洁拓扑,成为低于60W应用的理想选择。然而受限于变压器储能能力(单相最大能量传输约3mJ),传统方案难以突破百瓦门槛。多相并联技术通过拓扑重构,将功率分配至2-4个并联变压器,在

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引言:突破单相功率瓶颈的新路径

反激式转换器凭借电气隔离特性和简洁拓扑,成为低于60W应用的理想选择。然而受限于变压器储能能力(单相最大能量传输约3mJ),传统方案难以突破百瓦门槛。多相并联技术通过拓扑重构,将功率分配至2-4个并联变压器,在MAX15159控制器驱动下,实测输出功率可达120W@24V/5A(效率92.5%),同时显著改善传导EMI性能。

技术痛点与多相方案创新

1. 单相反激的固有局限

●功率天花板:磁芯饱和限制单变压器储能,商用EFD25磁芯在65kHz开关频率下极限功率约75W

●EMI挑战:脉冲输入电流导致高频噪声(典型150MHz频段超标8-10dB)

●体积制约:100W以上方案需EE30以上大型磁芯(体积≥45×30mm)

2. 多相并联的核心突破

图1.一种采用无光耦技术的简单

●双/四相并联:各相位独立变压器(如EPC13磁芯),通过电流均分实现功率倍增

●相移控制:MAX15159驱动双通道180°错相工作,四相扩展时采用90°相位差

实测优势:

●功率跃升:双相EPC13磁芯(12×10mm)组合输出120W,功率密度提升60%

●EMI优化:输入电流纹波抵消效应使150MHz频段噪声降低40%

●电容减负:输入电容容值需求下降50%(100μF→47μF)

图2.MAX15159能够控制多相反激电路。

关键技术实现

1. 无光耦电压调节

●MAX15159通过初级侧稳压(PSR)技术:

●采样关断期间初级绕组电压(比例于输出电压)

●动态调整PWM占空比,精度达±2.5%(5V输出)

        ●省去光耦及补偿电路,BOM成本降低15%

2. 均流与相移控制

●电流镜像技术:内部比较器实时匹配双通道峰值电流(偏差<3%)

●自适应死区:根据负载调整相位差(轻载时自动扩展至240°降低损耗)

图3.多相

输入侧的电流流动。

3. EMI抑制设计

●频谱分散效应:双相180°错相将开关噪声基频从65kHz提升至130kHz

●集成栅极驱动:2A驱动能力缩短MOSFET开关时间(tr/tf<15ns),减少高频辐射

设计验证与性能对比

典型应用场景

1. 工业机器人控制电源

●四相并联输出200W,耐受100G机械冲击

●-40℃~105℃宽温运行,无散热器设计

2. 医疗设备电源模块

●双相120W方案通过BF级隔离认证(4kVAC/分钟)

●漏电流<5μA(优于60601-1标准)

3. 快充适配器

结语:重新定义反激式技术边界

多相并联反激技术通过分布式能量传输架构,彻底打破单变压器功率瓶颈。以MAX15159为核心的相移控制策略,不仅将输出功率拓展至200W级,更借助电流纹波抵消效应显著优化EMI性能。这种创新方案以小型化磁芯组合替代笨重单体变压器,在工业电源、医疗设备等场景中同步实现功率跃升与空间压缩,为高密度隔离电源设计开启全新可能。

 
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