多相并聯反激式轉換器：突破百瓦極限的EMI優化設計

引言：突破單相功率瓶頸的新路徑

反激式轉換器憑借電氣隔離特性和簡潔拓撲，成為低于60W應用的理想選擇。然而受限于變壓器儲能能力（單相最大能量傳輸約3mJ），傳統方案難以突破百瓦門檻。多相并聯技術通過拓撲重構，將功率分配至2-4個并聯變壓器，在MAX15159控制器驅動下，實測輸出功率可達120W@24V/5A（效率92.5%），同時顯著改善傳導EMI性能。

技術痛點與多相方案創新

1. 單相反激的固有局限

●功率天花板：磁芯飽和限制單變壓器儲能，商用EFD25磁芯在65kHz開關頻率下極限功率約75W

●EMI挑戰：脈沖輸入電流導致高頻噪聲（典型150MHz頻段超標8-10dB）

●體積制約：100W以上方案需EE30以上大型磁芯（體積≥45×30mm）

2. 多相并聯的核心突破

圖1.一種采用無光耦技術的簡單反激式轉換器。

●雙/四相并聯：各相位獨立變壓器（如EPC13磁芯），通過電流均分實現功率倍增

●相移控制：MAX15159驅動雙通道180°錯相工作，四相擴展時采用90°相位差

實測優勢：

●功率躍升：雙相EPC13磁芯（12×10mm）組合輸出120W，功率密度提升60%

●EMI優化：輸入電流紋波抵消效應使150MHz頻段噪聲降低40%

●電容減負：輸入電容容值需求下降50%（100μF→47μF）

圖2.MAX15159能夠控制多相反激電路。

關鍵技術實現

1. 無光耦電壓調節

●MAX15159通過初級側穩壓（PSR）技術：

●采樣關斷期間初級繞組電壓（比例于輸出電壓）

●動態調整PWM占空比，精度達±2.5%（5V輸出）

        ●省去光耦及補償電路，BOM成本降低15%

2. 均流與相移控制

●電流鏡像技術：內部比較器實時匹配雙通道峰值電流（偏差＜3%）

●自適應死區：根據負載調整相位差（輕載時自動擴展至240°降低損耗）

圖3.多相反激式轉換器輸入側的電流流動。

3. EMI抑制設計

●頻譜分散效應：雙相180°錯相將開關噪聲基頻從65kHz提升至130kHz

●集成柵極驅動：2A驅動能力縮短MOSFET開關時間（tr/tf＜15ns），減少高頻輻射

設計驗證與性能對比

典型應用場景

1. 工業機器人控制電源

●四相并聯輸出200W，耐受100G機械沖擊

●-40℃~105℃寬溫運行，無散熱器設計

2. 醫療設備電源模塊

●雙相120W方案通過BF級隔離認證（4kVAC/分鐘）

●漏電流＜5μA（優于60601-1標準）

3. 快充適配器

結語：重新定義反激式技術邊界

多相并聯反激技術通過分布式能量傳輸架構，徹底打破單變壓器功率瓶頸。以MAX15159為核心的相移控制策略，不僅將輸出功率拓展至200W級，更借助電流紋波抵消效應顯著優化EMI性能。這種創新方案以小型化磁芯組合替代笨重單體變壓器，在工業電源、醫療設備等場景中同步實現功率躍升與空間壓縮，為高密度隔離電源設計開啟全新可能。