常見的電源之一是離線電源，也稱為交流電源。隨著旨在集成典型家庭功能的產(chǎn)品越來越多，市場(chǎng)對(duì)輸出能力低于 1W 的低功耗離線轉(zhuǎn)換器的需求也日益增長(zhǎng)。對(duì)于這些應(yīng)用，關(guān)鍵的設(shè)計(jì)方面是效率、集成和低成本。
　　在確定拓?fù)鋾r(shí)，反激式拓?fù)渫ǔＪ歉鞣N低功耗離線轉(zhuǎn)換器的。但是，在不需要隔離的情況下，這可能不是方法。假設(shè)終端設(shè)備是一個(gè)智能照明開關(guān)，由用戶通過智能手機(jī)應(yīng)用進(jìn)行控制。在這種情況下，用戶在操作期間絕不會(huì)接觸到暴露的電壓，因此不需要隔離。
　　對(duì)于離線電源，反激式拓?fù)涫且环N合理的解決方案，因?yàn)樗奈锪锨鍐?(BOM) 數(shù)量較少，僅需幾個(gè)功率級(jí)元件，并且變壓器可設(shè)計(jì)為支持寬輸入電壓范圍。但是，如果設(shè)計(jì)的終應(yīng)用不需要隔離該怎么辦？如果是這樣，考慮到輸入離線，設(shè)計(jì)人員仍想使用反激式拓?fù)?。集成了?chǎng)效應(yīng)晶體管 (FET) 和初級(jí)側(cè)調(diào)節(jié)功能的控制器可提供小型反激式解決方案。

　　圖 1 顯示了使用具有初級(jí)側(cè)調(diào)節(jié)功能的 UCC28910 反激式開關(guān)的非隔離式反激拓?fù)涞氖纠韴D。雖然反激式拓?fù)涫且环N可行選擇，但與之相比，離線反向降壓拓?fù)涞男矢咔?BOM 數(shù)量更少。本文將探討在低功率交流/直流轉(zhuǎn)換中采用反向降壓拓?fù)涞膬?yōu)勢(shì)?！?/p>

　
　　圖 1：這一非隔離反激式設(shè)計(jì)使用 UCC28910 反激式開關(guān)將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，但離線反向降壓拓?fù)淇梢愿咝У赝瓿蛇@項(xiàng)工作
　　圖 1 所示為反向降壓拓?fù)涞墓β始?jí)。與反激式拓?fù)漕愃?，反向降壓拓?fù)浒瑑蓚€(gè)開關(guān)元件、一個(gè)磁性元件（單個(gè)功率電感器而不是變壓器）和兩個(gè)電容器。顧名思義，反向降壓拓?fù)渑c降壓轉(zhuǎn)換器類似。開關(guān)在輸入電壓與接地之間產(chǎn)生開關(guān)波形，然后開關(guān)波形通過電感/電容網(wǎng)絡(luò)濾除。區(qū)別在于，輸出電壓調(diào)節(jié)為低于輸入電壓的電勢(shì)。即使輸出低于輸入電壓并“浮動(dòng)”，它仍能為下游電子器件正常供電。

　

　　圖 2：反向降壓功率級(jí)的簡(jiǎn)化原理圖
　　將 FET 放在低側(cè)意味著它可以通過反激式控制器直接驅(qū)動(dòng)。圖 3 所示為使用 UCC28910 反激式開關(guān)的反向降壓拓?fù)?。一?duì)一耦合電感器用作磁性開關(guān)元件。初級(jí)繞組用作功率級(jí)的電感器。次級(jí)繞組向控制器提供時(shí)序和輸出電壓調(diào)節(jié)信息，并為控制器的本地輔助電源 (VDD) 電容器充電。

　　圖 3：使用 UCC28910 反激式開關(guān)的反向降壓拓?fù)湓O(shè)計(jì)示例
　　反激式拓?fù)涞囊粋€(gè)缺點(diǎn)是能量在變壓器中的傳輸方式。此拓?fù)湓?FET 導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)將能量存儲(chǔ)在空氣間隙中，并在 FET 關(guān)斷時(shí)間內(nèi)將能量傳輸?shù)酱渭?jí)側(cè)。實(shí)際變壓器在初級(jí)側(cè)會(huì)有一些漏電感。當(dāng)能量傳輸?shù)酱渭?jí)側(cè)時(shí)，剩余能量存儲(chǔ)在漏電感中。這種能量不可用，需要使用齊納二極管或電阻/電容網(wǎng)絡(luò)來耗散。
　　在降壓拓?fù)渲?，泄漏能量?FET 關(guān)斷時(shí)間內(nèi)通過二極管 D7 輸送到輸出端。這樣可以減少元件數(shù)量并提高效率。
　　另一項(xiàng)差異是每個(gè)磁體的設(shè)計(jì)和導(dǎo)通損耗。由于反向降壓拓?fù)渲挥幸粋€(gè)繞組來傳輸電力，因此用于電力輸送的所有電流都流經(jīng)該繞組，這提供了良好的銅利用率。反激式拓?fù)涞你~利用率沒有這么高。當(dāng) FET 導(dǎo)通時(shí)，電流將流經(jīng)初級(jí)繞組，但不會(huì)流經(jīng)次級(jí)繞組。當(dāng) FET 關(guān)斷時(shí)，電流在次級(jí)繞組上流動(dòng)，而不會(huì)在初級(jí)繞組中流動(dòng)。因此在反激式設(shè)計(jì)中，更多能量存儲(chǔ)在變壓器中，需要使用更多的銅才能提供相同大小的輸出功率。
　　圖 4 比較了具有相同輸入和輸出規(guī)格的降壓電感器以及反激式變壓器初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的電流波形。左側(cè)單個(gè)藍(lán)色框顯示了降壓電感器波形，右側(cè)兩個(gè)紅色框分別顯示了反激式拓?fù)涞某跫?jí)繞組和次級(jí)繞組。
　　對(duì)于每個(gè)波形，導(dǎo)通損耗的計(jì)算方式為均方根電流的平方乘以繞組的電阻。由于降壓拓?fù)渲挥幸粋€(gè)繞組，因此磁性元件中的總傳導(dǎo)損耗就是一個(gè)繞組的損耗。而反激式拓?fù)涞目倢?dǎo)通損耗是初級(jí)繞組和次級(jí)繞組損耗之和。此外，與類似功率級(jí)別的反向降壓設(shè)計(jì)相比，反激式拓?fù)渲写朋w的物理尺寸更大。任一元件的儲(chǔ)能均等于 ? L × IPK2。
　　對(duì)于圖 4 中所示的波形，本文計(jì)算得出反向降壓拓?fù)湫枰鎯?chǔ)的功率僅為反激式拓?fù)涞乃姆种?。因此，與功率相同的反激式設(shè)計(jì)相比，反向降壓設(shè)計(jì)的占用空間要小得多。

　

　　圖 4：降壓拓?fù)渑c反激式拓?fù)渲须娏鞑ㄐ蔚谋容^
　　當(dāng)不需要隔離時(shí)，反激式拓?fù)洳灰欢ㄊ堑凸碾x線應(yīng)用的解決方案。由于您可以使用可能更小的變壓器/電感器，因此反向降壓設(shè)計(jì)能夠以更低的 BOM 成本提供更高效率。對(duì)于電源電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員，必須考慮所有可能的拓?fù)浣鉀Q方案，以確定適合給定應(yīng)用的拓?fù)洹?br>