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多相并联反激式转换器:突破百瓦极限的EMI优化设计

发布时间:2025-07-23 责任编辑:lina

【导读】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。


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


多相并联反激式转换器:突破百瓦极限的EMI优化设计

图1.一种采用无光耦技术的简单反激式转换器。


●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


多相并联反激式转换器:突破百瓦极限的EMI优化设计


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)


多相并联反激式转换器:突破百瓦极限的EMI优化设计

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)


多相并联反激式转换器:突破百瓦极限的EMI优化设计

图3.多相反激式转换器输入侧的电流流动。


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


多相并联反激式转换器:突破百瓦极限的EMI优化设计


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


多相并联反激式转换器:突破百瓦极限的EMI优化设计


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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