改進交錯式DC/DC轉換器
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電流不平衡會造成熱應力和器件應力。針對可能發生的過應力狀況，晶體管和磁性器件必須采取保險設計。此外，效率也會受影響。例如，如果交錯式正向轉換器的總電流為30A，兩相分別提供10A和20A的電流，那么該因素所致的效率下降幅度接近1%。
有兩種控制方案可用來實現各相均流：內環路均流和雙環路均流。內環路均流本質上是電流模式控制。電壓補償器的輸出用作均流總線，為所有相位提供輸出電流參考。在電壓環路內，均流環路設計不受電壓帶寬的限制，均流響應甚至可以比電壓環路更快。然而，當設計外電壓環路時，必須考慮內環路的影響。如果內環路更快，外環路的電壓調節功能可能會被削弱。
在雙環路操作中，電壓調節環路和均流環路并聯。各相有一個專用均流補償器來確保其電流跟隨均流總線，它可以是并聯各相的平均電流或最高相位電流。各相的均流環路輸出與公共電壓補償器輸出相加，產生該相的占空比信號。這樣，均流控制器和電壓調節控制器均會影響占空比信號的產生。采用這種控制結構時，各環路可以靈活設計，設計師不必過份擔心均流環路與電壓調節環路的相互影響。
無論采用何種均流方案，為了進行有源控制，必須檢測各相的電流。傳統方法是各相均使用電流檢測方案。電流檢測一般用于保護目的，這種技術會增加交錯式轉換器的成本。
為了利用一路輸入檢測兩相的電流，控制器必須分離各相的電流。在交錯式正向操作中，主開關的占空比始終低于50%，以免變壓器飽和。在180度相移下，主開關電流檢測不會發生信號重疊。因此，通過數字控制可以對檢測信號進行分配，使之與各相的占空比信號對齊。這樣，只使用一個電流檢測電路就能清楚地辨別各相的電流。控制器監控各相中流動的電流，存儲此信息，并且補償驅動信號以確保均流。
圖4所示為一個利用ADP1043控制器實施以上方案的交錯式正向轉換器示例。顯而易見，因為占空比低于50%，所以利用一個公共電流檢測點，控制器就能確定各相的電流。如果不實施均流控制，第二相位的電流幾乎是第一相位的兩倍。啟用均流控制后，兩相之間的電流差大幅降低到5%。
本文引用地址：http://www.cqxgywz.com/article/178917.htm
圖4. 兩相均流控制的效果：（上圖）啟用均流控制；（下圖）禁用均流控制。
總而言之，交錯式操作能夠提供單相設計所不具備的優點。使用數字電源管理可以進一步擴大交錯式操作的好處。數字控制還能實現簡單的均流方案。
作者簡介
Yang Qiu (yang.qiu@analog.com)是位于美國加利福尼亞州圣何塞的ADI公司高級應用工程師。他擁有中國北京清華大學電氣工程學士學位和碩士學位，以及美國弗吉尼亞州布萊克斯堡弗吉尼亞理工學院電源電子系統中心(CPES)授予的博士學位。
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