為我們的服務(wù)器 PSU 選擇輔助電源時(shí)的常見(jiàn)挑戰(zhàn)

服務(wù)器、電信和工業(yè)系統(tǒng)中使用的大功率轉(zhuǎn)換器需要輔助電源來(lái)支持電源單元 (PSU) 的管理需求。由于對(duì)更高功率密度的需求不斷增長(zhǎng)，這些 PSU 使用額外的附加卡來(lái)支持其輔助需求。

輔助電源通常為內(nèi)部控制電子設(shè)備、電壓和電流反饋傳感電子設(shè)備、系統(tǒng)風(fēng)扇和偏置電源供電。它是一款隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，可生成多個(gè)隔離式輸出，為 5W 至 40W 的初級(jí)和次級(jí)側(cè)控制設(shè)備供電。圖 1 顯示了服務(wù)器 PSU 中輔助電源的典型用法。

圖 1：服務(wù)器 PSU 的系統(tǒng)框圖

輔助電源是包含電磁干擾 (EMI) 濾波器、二極管橋和大容量電容器的較大 PSU 的一部分。大容量電容器為我們提供了整流直流總線，使這些電源成為獨(dú)立的隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。輔助電源必須在很寬的負(fù)載范圍內(nèi)（10% 負(fù)載到滿負(fù)載）具有高效率，以幫助服務(wù)器 PSU 滿足 80 PLUS 白金/鈦標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)格的監(jiān)管、低成本和低待機(jī)功耗，尺寸小盡可能保持高功率密度。輔助電源還需要在較寬的輸入范圍內(nèi)工作（從 100V 到 400V DC）；具有多個(gè)隔離輸出；并在所有條件下保持系統(tǒng)電子設(shè)備通電，以檢測(cè)欠壓、過(guò)壓和過(guò)流等故障。

拓?fù)溥x擇

在為輔助電源選擇 DC/DC 轉(zhuǎn)換器拓?fù)鋾r(shí)，請(qǐng)牢記成本、效率、輸出的增強(qiáng)隔離要求和外形。由于您需要隔離輸出，因此您的選擇僅限于反激、正向、半橋/全橋和推挽轉(zhuǎn)換器。

輔助電源的功率水平通常較低，從 5W 到 40W 不等。由于成本、元件要求和更大的損耗，這種低功率電平要求消除了半橋/全橋和推挽轉(zhuǎn)換器。盡管反激式和正激式轉(zhuǎn)換器拓?fù)涞男氏喈?dāng)，但正向拓?fù)湓谳敵龆耸褂昧艘粋€(gè)額外的電感器，與反激式轉(zhuǎn)換器相比，這使得它體積更大，成本更高。

由于反激變壓器實(shí)際上是一個(gè)耦合電感器，通過(guò)它在初級(jí)和次級(jí)之間發(fā)生功率存儲(chǔ)和傳輸，因此您不需要單獨(dú)的電感器來(lái)存儲(chǔ)。并且由于其他相關(guān)電路很簡(jiǎn)單，因此反激拓?fù)鋵?duì)于需要多個(gè)輸出的低功率電平轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)是一種非常流行的拓?fù)洹?/span>

實(shí)現(xiàn)七路輸出的輔助電源

適用于 AC/DC 電源的25W 效率 88% 多隔離輸出輔助電源參考設(shè)計(jì)展示了一個(gè)配備齊全的 25W 輔助電源平臺(tái)，使用準(zhǔn)諧振 (QR) 谷底開(kāi)關(guān)和初級(jí)側(cè)調(diào)節(jié) (PSR) 實(shí)現(xiàn)高效率. 此參考設(shè)計(jì)可在 120V 至 425V DC的寬 DC 輸入范圍內(nèi)提供 25W 的連續(xù)功率。它具有使用UCC28700谷底開(kāi)關(guān) PSR CC-CV 反激控制器實(shí)現(xiàn)的反激功率級(jí)，以提供七個(gè)輸出：三個(gè)輸出參考變壓器的初級(jí)接地和四個(gè)完全隔離的輸出。

UCC28700系列反激式電源控制器提供恒壓(CV)和恒流(CC)輸出調(diào)節(jié)，而不需要使用光耦合器。該器件處理來(lái)自主電源開(kāi)關(guān)和輔助反激繞組的信息，以精確控制輸出電壓和電流。低啟動(dòng)電流，動(dòng)態(tài)控制的工作狀態(tài)和定制的調(diào)制剖面支持非常低的待機(jī)功率，而不犧牲啟動(dòng)時(shí)間或輸出瞬態(tài)響應(yīng)。

UCC28700系列中的控制算法允許運(yùn)行效率達(dá)到或超過(guò)適用標(biāo)準(zhǔn)。輸出驅(qū)動(dòng)接口到MOSFET電源開(kāi)關(guān)。帶谷型開(kāi)關(guān)的斷續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)降低了開(kāi)關(guān)損耗。開(kāi)關(guān)頻率和一次電流峰值幅值(調(diào)頻和調(diào)幅)的調(diào)制使轉(zhuǎn)換效率在整個(gè)負(fù)載和線路范圍內(nèi)保持較高。

該控制器的最大開(kāi)關(guān)頻率為130 kHz，并始終保持對(duì)變壓器峰值一次電流的控制。保護(hù)功能有助于保持主要和次要部件的應(yīng)力在檢查。UCC28700允許對(duì)電纜補(bǔ)償水平進(jìn)行編程。UCC28701、UCC28702和UCC28703器件允許使用負(fù)溫度系數(shù)(NTC)電阻進(jìn)行遠(yuǎn)程溫度傳感，同時(shí)提供固定的電纜補(bǔ)償電平。

UCC28700 的谷底開(kāi)關(guān)特性有助于此設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高效率。PSR 的使用消除了對(duì)光耦合器的需要，這減少了組件數(shù)量并有助于減小外形尺寸。另一個(gè)有助于減小整體設(shè)計(jì)尺寸的特性是工作頻率。UCC28700 的開(kāi)關(guān)頻率最高可達(dá) 130kHz，從而減小了磁性元件的尺寸并實(shí)現(xiàn)了高功率密度。此設(shè)計(jì)的外形尺寸為 35mm x 60mm，帶有一個(gè) EE20 變壓器。實(shí)現(xiàn)的最大效率 >88%，最大空載功耗約為 80mW。

綜合考慮，構(gòu)建輔助電源的主要挑戰(zhàn)是提供安全可靠的電源，同時(shí)以低功耗和低物料清單 (BOM) 成本提供高性能。