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類型分類：: 科普知識(shí)

數(shù)據(jù)分類：: FFC連接器

何時(shí)選用多相位

發(fā)布日期：2022-04-28 點(diǎn)擊率：41

作者：Robert Taylor 德州儀器

有很多應(yīng)用都可通過多相位電源獲得優(yōu)勢(shì)，例如 ASIC 或處理器的內(nèi)核電源、汽車音響電源或者服務(wù)器的存儲(chǔ)器應(yīng)用等。幾乎任何電源都可充分發(fā)揮多相位方案的優(yōu)勢(shì)。多相位電源優(yōu)勢(shì)包括熱性能、尺寸、輸出紋波以及瞬態(tài)響應(yīng)等。該方案適用于簡單的降壓轉(zhuǎn)換器、升壓轉(zhuǎn)換器以及諸如有源鉗位正向或反向轉(zhuǎn)換器等更復(fù)雜設(shè)計(jì)。

相關(guān)文章：多相位降壓轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢(shì)

電源與傳導(dǎo)損耗有關(guān)的熱性能與電流平方成正比。使用多相位方法可減少這些損耗。例如使用雙相位，與傳導(dǎo)損耗有關(guān)的電源可減半。

單相位傳導(dǎo)損耗 =

雙相位傳導(dǎo)損耗 =

四相位傳導(dǎo)損耗 =

傳導(dǎo)損耗只是電源總體損耗的一部分，但在較大電流下這些損耗會(huì)非常顯著。

通過采用多相位方案縮小電源尺寸。盡管需要使用更多組件，但組件的尺寸一般比較小。磁組件會(huì)占據(jù)絕大多數(shù)電源空間，盡管需要更多元件，但整體體積還是會(huì)縮小。尺寸因素不僅與真正的大電流電源有關(guān)，有時(shí)較低電流的設(shè)計(jì)也會(huì)受益，可縮小尺寸。

多相位方案的最大優(yōu)勢(shì)之一是紋波電流消除。該紋波電流消除有利于輸入輸出電容器。下圖是紋波電流消除如何降低輸入或輸出電容器中均方根電流的實(shí)例。

圖 1：降壓輸入電容器，升壓輸出電容器

圖 2：降壓輸出電容器，升壓輸入電容器

圖 1 圖 2 經(jīng)過規(guī)范化，可顯示在不同相位及占空比數(shù)量下，均方根電流的降低情況。圖 1 針對(duì)降壓轉(zhuǎn)換器中的輸入電容器或升壓轉(zhuǎn)換器中的輸出電容器。圖 2 針對(duì)降壓轉(zhuǎn)換器中的輸出電容器或升壓轉(zhuǎn)換器中的輸入電容器。

可使用多個(gè)功率級(jí)提高電源的瞬態(tài)響應(yīng)。提高的主要原因是能夠降低磁電感，使電流升高更快。更小的磁器件會(huì)導(dǎo)致更大的紋波電流，但由于紋波電流消除的原因，紋波性能可保持不變。此外，更小的磁組件還有助于增大轉(zhuǎn)換器帶寬。

要說明多相位轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢(shì)，必須涉及以下電源規(guī)范：

Vin = 12V
Vout = 1V
Iout = 40A
輸出紋波頻率 = 500KHz

單相位設(shè)計(jì)與雙相位設(shè)計(jì)的對(duì)比

	單相位設(shè)計(jì)	雙相位設(shè)計(jì)
傳導(dǎo)損耗	P	? P
開關(guān)損耗（維持 500KHz）	P	? P
RMS 輸入紋波電流	0.3*I	0.2*I
RMS 輸出紋波電流	0.9*I	0.8*I
組件數(shù)量	X	1.5*X
電感器體積	17 毫米 x 17 毫米 x 7 毫米 2023mm³	2 x 10 毫米 x 10 毫米 x 4 毫米 800mm³

總之，與單相位方案相比，多相位電源可提供許多優(yōu)勢(shì)。使用多相位方案，熱性能、輸入輸出紋波電流、尺寸以及瞬態(tài)響應(yīng)都可得到改善，唯一的不足是設(shè)計(jì)稍微有些復(fù)雜，比傳統(tǒng)單相位方案的組件數(shù)量要多。好消息是我們可采用德州儀器 (TI) 專門針對(duì)多相位設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)的控制器、通過以下經(jīng)過測(cè)試的 PowerLab 設(shè)計(jì)方案簡化多相位電源設(shè)計(jì)。

多相位降壓轉(zhuǎn)換器電源設(shè)計(jì)：