使用多相降壓轉(zhuǎn)換器的好處

引言

對(duì)于電流在 25 A 左右的低壓轉(zhuǎn)換器應(yīng)用而言，單相降壓控制器非常有效。若電流再大的話，功耗和效率就開始出現(xiàn)問題。一種較好的方法是使用多相降壓控制器。本文將簡單比較，使用多相降壓轉(zhuǎn)換器和單相轉(zhuǎn)換器的好處，并說明電路實(shí)現(xiàn)時(shí)一個(gè)多相降壓轉(zhuǎn)換器能夠提供什么樣的值。

圖 1 顯示了一款二相電路。由該電路的波形（圖 2 所示）可以清楚地看到各相互相交錯(cuò)。這種交錯(cuò)可減少輸入和輸出紋波電流。另外，它還減少了印刷電路板或者某個(gè)特定組件上的熱點(diǎn)。實(shí)際上，二相降壓轉(zhuǎn)換器讓 FET 和電感的 RMS-電流功耗降低了一半。相交錯(cuò)還可以降低傳導(dǎo)損耗。

圖 1 二相降壓轉(zhuǎn)換器

圖 2 相 1 和 2 的節(jié)點(diǎn)波形

輸出濾波器考慮

由于每個(gè)相位的功率級(jí)電流更低，多相實(shí)現(xiàn)的輸出濾波器要求也隨之降低。對(duì)于一款 40-A 二相解決方案來說，向每個(gè)電感提供的平均電流僅為 20A。相比 40-A 單相方法，由于平均電流和飽和電流更低，電感和電感器體積都大大減小。

輸出濾波器級(jí)中的紋波電流抵消可帶來比單相轉(zhuǎn)換器更低的輸出電容器紋波電壓。這就是多相轉(zhuǎn)換器為什么是首選的原因。方程式 1 和方程式 2 計(jì)算出了每個(gè)電感中所抵消的紋波電流百分比。
m = D x Phases （1）

其中，D 為占空比，IRip_norm 為標(biāo)準(zhǔn)化的紋波電流，其為 D 的函數(shù)，而 mp 為m 的整數(shù)。圖 3 為這些方程式的曲線圖。例如，20% 占空比 (D) 時(shí)使用 2 個(gè)相，可降低 25% 紋波電流。電容器必須承受的紋波電壓大小，可通過紋波電流乘以電容器的等效串聯(lián)電阻計(jì)算得到。很明顯，最大電流和電壓要求都降低了。