两个路输出优于一路输出的反激式转换器方案

反激式转换器广泛用于需要初级和次级之间隔离的应用。反激式转换器的单初级开关和输出整流器为单输出提供了一种具有成本效益的解决方案。很多时候，需要不止一个输出电压。通常，反激式转换器生成隔离输出，例如 5V，负载点 (POL) 非隔离转换器从 5V 输出生成第二个输出，例如 3.3V（图 1）。如果 POL IC 具有内部 FET，则至少需要输入电容器和输出电感器。一个更具成本效益的替代方案是在反激变压器上添加第二个绕组，以及第二个整流器以生成第二个输出（图 2）。与 POL IC、输入电容器和电感器相比，第二个绕组加上整流器只会使设计成本增加几美分。

图 1. 带有用于第二个输出的 POL 转换器的单隔离输出

图 2. 带有额外变压器绕组/整流器的双隔离输出

其中一个输出通常由反馈控制环路调节，而另一个输出通过变压器匝数比跟踪调节后的输出。同步整流通常在输出端实现，最大限度地减少了整流器负载时的压降变化，并提供良好的交叉调节。最小化变压器漏电感对于良好的交叉调节也很关键。

有两种方法用于驱动同步整流器。第一种也是最简单的方法是向反激式电源变压器添加栅极驱动绕组（图 3）。这被称为“自驱动”技术，只会使变压器的成本增加几美分。对初级 FET 和同步 FET 开关之间的时序几乎没有控制，这是一个缺点。主 FET 和同步 FET 都导通的时间很短，会产生短路，从而导致直通电流、功耗增加和效率降低。

图 3. 控制同步 FET 的“自驱动”方法

驱动同步整流器的第二种方法是添加一个单独的栅极驱动变压器（图 4）。成本高于在反激式电源变压器上增加一个绕组，但仍低于增加一个POL转换器。优点是现在可以直接控制同步 FET 的开关，这将减少直通电流并提高效率。使用具有两个栅极驱动器和可调延迟的脉宽调制 (PWM) 控制器 IC（例如 TI 的 UCC2897A 或 TPS23754）将进一步降低或消除直通电流，从而实现更高的效率。

TPS23754 和 TPS23756 器件具有合并的以太网供电 (PoE) 受电设备 (PD) 接口和电流模式直流/直流控制器（专门针对隔离式转换器进行了优化）。此 PoE 接口支持 IEEE 802.3at 标准。

TPS23754 和 TPS23756 支持多个输入电压 ORing 选项，其中包括最高电压、外部适配器首选项和 PoE 首选项。这些 特性 使得设计人员在任何情况下都能确定哪个电源承担负载。

PoE 接口 具有 与高功率中跨供电设备 (PSE) 兼容（符合 IEEE 802.3at 标准）所需的新扩展硬件分类。签名检测引脚也可被用来强制关闭 PoE 供电。使用一个单个电阻器可将分类设定为已定义类别中的任何一个。

该直流/直流控制器 采用 两个具有可编程死区时间的互补栅极驱动器。这简化了有源钳位正向转换器或优化的栅极驱动器设计，从而实现高效的反激式拓扑。如果只需单个 MOSFET 拓扑需要，则可以禁用第二个栅极驱动器。该控制器还 具有 内部软启动、自举启动电源、电流模式补偿以及 78% 最大占空比等特性。一个可编程和可同步振荡器可针对使用效率对设计进行优化并简化控制器的使用以升级现有的电源设计。具有一个缺省周期的精确可编程消隐简化了常见电流感测滤波器设计平衡。

图 4. 用于控制同步 FET 的单独栅极驱动变压器

带有同步整流器的双输出反激式转换器示例的链接如下。前两个示例使用自驱动方法来控制同步 FET。第三个示例虽然只有一个输出，但演示了用于控制同步 FET 的栅极驱动变压器和具有双栅极驱动器/可调延迟的 PWM 控制器 IC。图 4 显示了如何将其扩展到双输出。

· TI Designs 用于 PoE 应用的 3 类双路输出隔离反激式转换器参考设计是一款具有双 5V/3.3V 输出的隔离式1 类以太网供电 (PoE) 反激式转换器。它使用带有单个栅极驱动器的 TPS23753A 受电设备 (PD)/PWM 控制器。自驱动同步整流提供了非常好的效率和输出之间的交叉调节。

· 具有双路输出的高效 36-60V 输入隔离式同步反激式参考设计是一款隔离式反激式转换器，适用于具有 22W 双 5V/3.3V 输出的电信应用。它使用带有单个栅极驱动器的 LM5020 PWM 控制器。自驱动同步整流提供了非常好的效率和输出之间的交叉调节。

· 适用于 PoE 应用的 4 类效率优化反激式转换器是一款隔离式 4 类 PoE 反激式转换器。它只有一个 5V 输出，但同时使用单独的栅极驱动变压器和具有双栅极驱动的 TPS23754 PD/PWM 控制器。仅转换器的效率为 92%。