使用多相降压转换器的好处

对于电流在 25 A 左右的低压转换器应用而言，单相降压控制器非常有效。若电流再大的话，功耗和效率就开始出现问题。一种较好的方法是使用多相降压控制器。本文将简单比较，使用多相降压转换器和单相转换器的好处，并说明电路实现时一个多相降压转换器能够提供什么样的值。 多相降压转换器在电源设计中扮演着重要的角色，特别是在需要处理大电流的应用中，如服务器、数据中心和高性能计算系统。与单相降压转换器相比，多相设计提供了诸多优势。 多相降压转换器可以显著降低功耗和提高效率。当电流需求超过25安培时，单相转换器可能会遇到效率下降和热问题。通过将负载分散到多个相位，每相的电流负担减少，从而降低了功耗。例如，一个二相转换器可以使场效应晶体管（FET）和电感的均方根（RMS）电流功耗减半，减少了发热并改善了整体效率。 多相转换器通过相位交错实现了输入和输出纹波电流的减少。如图1所示的二相电路，其波形如图2所示，相位交错使得纹波电流得以平滑，这不仅降低了输入和输出的电压波动，也减少了在印刷电路板上产生的热点，有助于延长组件寿命。 此外，多相设计对输出滤波器的要求较低。因为每个相位承载的平均电流降低，这意味着电感和电容的尺寸可以减小，减少了成本和体积。例如，40安培的二相解决方案中，每个电感仅需处理20安培的平均电流，这使得电感和电容器的规格可以显著缩小。 输出纹波电压是多相转换器另一个显著的优点。如方程式1和2所示，通过相位间的纹波电流抵消，可以大幅降低输出电容器承受的纹波电压。图3显示了占空比对纹波电流的影响，显示多相设计可以显著降低纹波电流，减轻电容器的应力。 负载瞬态响应也是多相转换器的一大亮点。因为每个电感储存的能量减少，负载变化时的响应更快，输出电压的过冲和下冲也更小。在图4的示例中，当占空比为25%时，二相转换器通过电流抵消减少了电容器的纹波电流，从而改善了瞬态性能，50%占空比时甚至完全消除了电容器的纹波电流。 多相降压转换器通过降低功耗、提高效率、减少纹波电流、优化输出滤波器的需求以及改善负载瞬态响应，为大电流应用提供了高效且稳定的电源解决方案。对于电子工程学生或专业工程师来说，理解这些优势对于设计出更高效、可靠的电源系统至关重要。在进行项目设计，无论是课程设计还是毕业设计时，选择多相降压转换器都是值得考虑的技术路径。