离线电源的反激拓扑解决方案
对于离线电源来说，反激拓扑是一种合理的解决方案。但是，如果设计的终端应用不需要隔离，那么与之相比，离线倒置降压拓扑具有更高的效率，并且bom数量更少。这篇电源设计的文章，将会探讨倒置降压对于小功率ac/dc转换的优势。
离线式电源是最常见的电源之一，也称为交流电源。随着越来越多的产品将典型的家庭功能集成在内，业界对输出能力在1w以下的小功率离线转换器的需求也越来越大。对于这些应用，最重要的设计方面是效率、集成和低成本。
在决定拓扑结构时，反激拓扑通常是任何小功率离线转换器的首选。但是，如果不需要隔离，这就可能不是最好的方法。假设终端设备是一个智能灯开关，用户可以通过智能手机的app进行控制，那么在这种情况下，用户在操作过程中不可能接触到暴露的电压，因此就不需要隔离。
对于离线电源来说，反激拓扑是一种合理的解决方案，因为其物料清单(bom)数量较少，只有少数功率级元件，并且变压器在设计上可以处理较宽的输入电压范围。但是，如果设计的终端应用不需要隔离呢?如果是这样的话，考虑到输入是离线的，设计人员可能仍然想要使用反激拓扑。带集成式场效应晶体管(fet)和初级侧调节的控制器可以创建小型的反激解决方案。
图1给出的非隔离反激转换器的典型原理图，使用带初级侧调节的ucc28910反激式开关电源ic进行设计。虽然这个方案可行，但与反激电源相比，离线倒置降压拓扑具有更高的效率，并且bom数量更少。这篇电源设计的文章，将会探讨倒置降压对于小功率ac/dc转换的优势。
图1：这种使用ucc28910反激开关电源ic的非隔离反激设计，可将ac转换为dc，但离线倒置拓扑可以更有效地完成此项工作。
图2画出了倒置降压的功率级。和反激电源一样，它包含两个开关元件、一个磁性元件(是一个功率电感器而不是变压器)和两个电容器。顾名思义，倒置降压拓扑类似于降压转换器。开关产生一个介于输入电压和地之间的开关波形，然后通过电感电容网络滤波。区别在于输出电压稳压成低于输入电压的电位。即使输出“浮动”在输入电压以下，它仍然可以正常为下游电子电路供电。
图2：倒置降压功率级的简化原理图
将fet设置在低侧，反激控制器就可以直接对它驱动。图3所示的倒置降压拓扑使用ucc28910反激开关电源ic设计。1:1耦合电感器充当磁开关元件。一次绕组充当功率级的电感器。二次绕组为控制器提供定时和输出电压调节信息，并为控制器的本地偏置电源(vdd)电容器充电。
图3：使用ucc28910反激开关电源ic的典型倒置降压拓扑设计
反激拓扑的一个缺点是能量通过变压器传递的方式。这种拓扑在fet的导通时间内将能量存储在气隙中，然后在fet的关断时间内将其传输到次级。实际的变压器在初级侧会有一定的漏感。当能量转移到次级侧时，剩余的能量会存储在漏感中。这个能量是不能用的，需要使用齐纳二极管或电阻电容网络进行耗散。
在降压拓扑中，漏电能在fet的关断时间内通过二极管d7传递到输出端。这样可以减少元器件数量并提高效率。
另一个区别是每个磁性元件的设计和传导损耗。因为倒置降压拓扑只有一个绕组来传输电能，所以所有的电能传输电流都会通过它，这就实现了良好的铜利用率。反激拓扑则不具有这么好的铜利用率。当fet导通时，电流通过一次绕组，而二次绕组中却没有。当fet关断时，电流通过二次绕组，而一次绕组中却没有。因此，在反激式设计中，变压器要储存更多的能量，并且需要使用更多的铜来提供相同的输出功率。
图4对具有相同输入、输出规格的降压转换器电感器和反激变压器的原、副边绕组的电流波形进行了比较。降压转换器电感器的波形在左侧的单独蓝色框中，反激转换器的原、副边绕组在右侧的两个红色框中。
对于各种波形来说，传导损耗可以按均方根电流的平方乘以绕组电阻的方式来计算。因为降压转换器只有一个绕组，所以磁场中的总传导损耗就是这一个绕组的损耗。然而，反激转换器的总传导损耗是原、副边绕组损耗之和。此外，在相同的功率水平下，反激转换器中磁性元件的物理尺寸要比倒置降压设计更大。两个元件的储能均等于½l×ipk2。
对于图4所示的波形，根据计算，倒置降压设计所需存储的电能仅为反激设计的1/4。因此，与相同功率的反激设计相比，倒置降压设计的尺寸要小得多。
图4：降压拓扑与反激拓扑中电流波形的比较
当不需要隔离时，反激拓扑并不总是小功率离线应用的最佳解决方案。倒置降压拓扑由于可以使用更小的变压器/电感器，因此可以提供更高的效率和更低的bom成本。对于电力电子领域的设计人员来说，对于给定的规格，必须要考虑所有可能的拓扑解决方案，从而确定最佳匹配。
pid调节器中系数是什么有什么用
对电流互感器安装的要求是什么？
新款雪铁龙e-C4电动汽车将于本月正式到货
适用于PCB的最佳脚印焊盘布局指南
华为mate60pro和mate50pro哪个好
离线电源的反激拓扑解决方案
“人工智能名片”未来前景如何？
三坐标测量仪对安装环境的要求
当迹线从一个层走到另一个层时，会发生一些事
一文解析车身域控制器通用测试系统的设计方案
通过智能化妆镜将美妆黑科技融入到我们的生活中
iPad2内部(手机)器件大曝光
5G+AI如何引领下一个时代的详细资料说明
基于解码芯片AD2S1205的旋变位置解码系统方案
清华大学突破性成果！全球首个无串扰量子网络节点诞生
五分钟看懂昂克赛拉GVC技术
浅谈大陆AI芯片的企业现状
华为HDC 2022首提“鸿蒙世界” 生态迈大步
太阳能发电系统的功能特点及应用领域
如何去选择热电偶 热电偶的使用寿命有多久？
离线式电源是最常见的电源之一，也称为交流电源。随着越来越多的产品将典型的家庭功能集成在内，业界对输出能力在1w以下的小功率离线转换器的需求也越来越大。对于这些应用，最重要的设计方面是效率、集成和低成本。
在决定拓扑结构时，反激拓扑通常是任何小功率离线转换器的首选。但是，如果不需要隔离，这就可能不是最好的方法。假设终端设备是一个智能灯开关，用户可以通过智能手机的app进行控制，那么在这种情况下，用户在操作过程中不可能接触到暴露的电压，因此就不需要隔离。
对于离线电源来说，反激拓扑是一种合理的解决方案，因为其物料清单(bom)数量较少，只有少数功率级元件，并且变压器在设计上可以处理较宽的输入电压范围。但是，如果设计的终端应用不需要隔离呢?如果是这样的话，考虑到输入是离线的，设计人员可能仍然想要使用反激拓扑。带集成式场效应晶体管(fet)和初级侧调节的控制器可以创建小型的反激解决方案。
图1给出的非隔离反激转换器的典型原理图，使用带初级侧调节的ucc28910反激式开关电源ic进行设计。虽然这个方案可行，但与反激电源相比，离线倒置降压拓扑具有更高的效率，并且bom数量更少。这篇电源设计的文章，将会探讨倒置降压对于小功率ac/dc转换的优势。
图1：这种使用ucc28910反激开关电源ic的非隔离反激设计，可将ac转换为dc，但离线倒置拓扑可以更有效地完成此项工作。
图2画出了倒置降压的功率级。和反激电源一样，它包含两个开关元件、一个磁性元件(是一个功率电感器而不是变压器)和两个电容器。顾名思义，倒置降压拓扑类似于降压转换器。开关产生一个介于输入电压和地之间的开关波形，然后通过电感电容网络滤波。区别在于输出电压稳压成低于输入电压的电位。即使输出“浮动”在输入电压以下，它仍然可以正常为下游电子电路供电。
图2：倒置降压功率级的简化原理图
将fet设置在低侧，反激控制器就可以直接对它驱动。图3所示的倒置降压拓扑使用ucc28910反激开关电源ic设计。1:1耦合电感器充当磁开关元件。一次绕组充当功率级的电感器。二次绕组为控制器提供定时和输出电压调节信息，并为控制器的本地偏置电源(vdd)电容器充电。
图3：使用ucc28910反激开关电源ic的典型倒置降压拓扑设计
反激拓扑的一个缺点是能量通过变压器传递的方式。这种拓扑在fet的导通时间内将能量存储在气隙中，然后在fet的关断时间内将其传输到次级。实际的变压器在初级侧会有一定的漏感。当能量转移到次级侧时，剩余的能量会存储在漏感中。这个能量是不能用的，需要使用齐纳二极管或电阻电容网络进行耗散。
在降压拓扑中，漏电能在fet的关断时间内通过二极管d7传递到输出端。这样可以减少元器件数量并提高效率。
另一个区别是每个磁性元件的设计和传导损耗。因为倒置降压拓扑只有一个绕组来传输电能，所以所有的电能传输电流都会通过它，这就实现了良好的铜利用率。反激拓扑则不具有这么好的铜利用率。当fet导通时，电流通过一次绕组，而二次绕组中却没有。当fet关断时，电流通过二次绕组，而一次绕组中却没有。因此，在反激式设计中，变压器要储存更多的能量，并且需要使用更多的铜来提供相同的输出功率。
图4对具有相同输入、输出规格的降压转换器电感器和反激变压器的原、副边绕组的电流波形进行了比较。降压转换器电感器的波形在左侧的单独蓝色框中，反激转换器的原、副边绕组在右侧的两个红色框中。
对于各种波形来说，传导损耗可以按均方根电流的平方乘以绕组电阻的方式来计算。因为降压转换器只有一个绕组，所以磁场中的总传导损耗就是这一个绕组的损耗。然而，反激转换器的总传导损耗是原、副边绕组损耗之和。此外，在相同的功率水平下，反激转换器中磁性元件的物理尺寸要比倒置降压设计更大。两个元件的储能均等于½l×ipk2。
对于图4所示的波形，根据计算，倒置降压设计所需存储的电能仅为反激设计的1/4。因此，与相同功率的反激设计相比，倒置降压设计的尺寸要小得多。
图4：降压拓扑与反激拓扑中电流波形的比较
当不需要隔离时，反激拓扑并不总是小功率离线应用的最佳解决方案。倒置降压拓扑由于可以使用更小的变压器/电感器，因此可以提供更高的效率和更低的bom成本。对于电力电子领域的设计人员来说，对于给定的规格，必须要考虑所有可能的拓扑解决方案，从而确定最佳匹配。
pid调节器中系数是什么有什么用
对电流互感器安装的要求是什么？
新款雪铁龙e-C4电动汽车将于本月正式到货
适用于PCB的最佳脚印焊盘布局指南
华为mate60pro和mate50pro哪个好
离线电源的反激拓扑解决方案
“人工智能名片”未来前景如何？
三坐标测量仪对安装环境的要求
当迹线从一个层走到另一个层时，会发生一些事
一文解析车身域控制器通用测试系统的设计方案
通过智能化妆镜将美妆黑科技融入到我们的生活中
iPad2内部(手机)器件大曝光
5G+AI如何引领下一个时代的详细资料说明
基于解码芯片AD2S1205的旋变位置解码系统方案
清华大学突破性成果！全球首个无串扰量子网络节点诞生
五分钟看懂昂克赛拉GVC技术
浅谈大陆AI芯片的企业现状
华为HDC 2022首提“鸿蒙世界” 生态迈大步
太阳能发电系统的功能特点及应用领域
如何去选择热电偶 热电偶的使用寿命有多久？