單管反激作為 AC-DC 中小功率段的主流應(yīng)用拓?fù)洌瑧{借其線性可控的工作模式和通俗易懂的控制邏輯為廣大工程師所熟知和使用。而隨著反激應(yīng)用功率段的提升，單管在漏感能量處理方面的缺陷越發(fā)明顯，致使 100W 以上應(yīng)用時(shí)效率偏低和漏感電壓尖峰偏高的問(wèn)題無(wú)法解決。為追求高效率和高可靠性的平衡，工程師此時(shí)一般有兩個(gè)選擇，一個(gè)是努力優(yōu)化變壓器漏感，盡量壓低漏感感量絕對(duì)值從而降低漏感能量；另一個(gè)選擇是采用更高效率的拓?fù)?/span>，一般而言以 LLC 為代表。而前者對(duì)于變壓器的優(yōu)化受限于性價(jià)比和生產(chǎn)條件限制，并非最優(yōu)路徑，故絕大部分工程師都會(huì)傾向更換更高效率拓?fù)洹?/p>
據(jù)此，必易微向讀者朋友隆重介紹我司具有全套方案的雙管反激拓?fù)?/span>，并以實(shí)際案例展示我司雙管方案的性能表現(xiàn)及在特定功率段下與 LLC 的性能優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比。
圖 1. 單管反激 VS 雙管反激
雙管反激工作原理介紹
圖 2. 雙管反激工作示意圖
典型的雙管反激拓?fù)溆芍麟姼?Lm、與其上下串聯(lián)的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管 Q1/Q2 以及二極管 D1/D2 組成原邊部分，副邊與單管反激相同；穩(wěn)態(tài)工作時(shí)上下管處于同開(kāi)同關(guān)狀態(tài)。由上圖可以發(fā)現(xiàn)，MOS OFF 期間開(kāi)關(guān)管 VDS 存在兩個(gè)平臺(tái)，其中稍高的平臺(tái)電壓等于輸入電壓（漏感能量回收至 VIN 電容階段），稍低的平臺(tái)電壓下管為輸出電壓的反射平臺(tái)（去磁能量輸出至 Vout 電容階段）。由此可見(jiàn)，雙管反激對(duì)于漏感能量提供了完整的回收路徑，具體為 Lm+(Drain_low)->D1->VIN+->GND->D2->Lm-(Source_up)。相比于單管對(duì)于漏感能量的鉗位消耗，雙管反激通過(guò)對(duì)漏感的完整回收有效提升了整個(gè)拓?fù)涞男实燃?jí)，同時(shí)避免了上下管 MOSFET 出現(xiàn)過(guò)高的尖峰電壓應(yīng)力，可謂一舉兩得。
必易微雙管反激方案
KP2202+KP85305
圖 3. KP2202+KP85305 典型應(yīng)用圖
KP2202 是一顆高頻 QR 反激芯片，最多可鎖定谷底數(shù)為 6 個(gè)，支持最高 500kHz 開(kāi)關(guān)頻率。KP85305 是一顆 650V 耐壓的上下同開(kāi)同關(guān)的高低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器，具有 300mA/600mA 的 Gate 驅(qū)動(dòng)能力，搭配 KP2202 可以實(shí)現(xiàn)高頻 QR 雙管反激驅(qū)動(dòng)。KP2202 同時(shí)提供 VDDH 和 VDDL 兩個(gè)供電端子，其中 VDDL 提供穩(wěn)定的 12V 電壓既用于自身供電，同時(shí)也給到柵極驅(qū)動(dòng)芯片 KP85305 的 VDD 供電和上管自舉電容開(kāi)機(jī)預(yù)充。
具體充電路徑見(jiàn)下圖：
圖 4. 雙管預(yù)驅(qū)供電邏輯
必易微 180W/240W
PFC+雙管反激方案
雙管反激受限于漏感回收路徑二極管限制，存在 Lm+(Drain_low) 端反射電壓< VIN +電壓的先決條件限制，否則反激勵(lì)磁能量將與漏感能量一同被回收至 VIN 電容從而導(dǎo)致輸出異常；故雙管反激與 Boost PFC 電路存在天然親和力。利用 Boost PFC 將輸入電壓提升至一個(gè)較高電壓后，可以放寬對(duì)反射匝比的限制，利用大匝比降低諧振谷底電壓值進(jìn)而提升系統(tǒng)效率。
KP2806 是一顆無(wú)需輔助繞組檢測(cè)谷底的 CRM 臨界模式 Boost PFC 控制芯片，最大輸出功率可達(dá) 300W 以上，搭配 KP2202+KP85305+KP4060 雙管反激后可以實(shí)現(xiàn)高 PF/低 THD、高效率、高可靠性的兩級(jí)方案，在 300W 以內(nèi)和 LLC 對(duì)比具有較為明顯的成本優(yōu)勢(shì)和幾乎相當(dāng)?shù)男时憩F(xiàn)。
以下是 180W/240W 兩款不同輸出規(guī)格的 PFC+雙管兩級(jí)方案具體表現(xiàn)：
180W/60V PFC+雙管反激1
圖 5. 180W/60V PFC+雙管反激實(shí)物圖
圖 6. 180W/60V 待機(jī)曲線
圖 7. 180W/60V 效率曲線
圖 8. 180W/60V EMC-CE
240W/24V PFC+雙管反激
圖 9. 240W/24V PFC +雙管反激實(shí)物圖
圖 10. 240W/24V 待機(jī)曲線
圖 11. 240W/24V 效率曲線
圖 12. 240W/24V EMC-CE
雙管反激和 LLC 優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比
LLC 作為全諧振軟開(kāi)關(guān)的功率拓?fù)?，其最大的?yōu)點(diǎn)是一三象限的類正弦能量傳輸疊加 ZVS/ZCS 的原副邊軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，相比于雙管反激單一象限的能量傳輸限制和鋸齒波峰值電流的原副邊硬開(kāi)關(guān)，效率和 EMC 表現(xiàn)上隨著輸入功率增加優(yōu)勢(shì)也越明顯。以必易微 240W 24V-10A 樣機(jī)為例，LLC 諧振方案效率可達(dá)滿載 94.5%，而雙管反激方案滿載約 93.3%，已略低 1.2% 左右。
故雙管反激應(yīng)用存在明顯的功率段性價(jià)比區(qū)間，即 100-300W 功率段內(nèi)使用雙管方案可以做到與 LLC 相近的效率表現(xiàn)，高于 300W 的應(yīng)用受限于較低的效率表現(xiàn)雙管已不具備明顯的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。
在小于 300W 功率段內(nèi)，
雙管反激和 LLC 優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比：
表 1. 雙管反激和 LLC 性能對(duì)比
以下以 240W 整體方案對(duì)比做為 BOM 成本的實(shí)例說(shuō)明（黃色標(biāo)底即為雙管 BOM 可以省成本的器件）。
表 2. 240W 雙管反激和 LLC BOM 成本對(duì)比
總結(jié)
雙管作為單管反激的拓?fù)溲由?，?duì)工程師具有良好的設(shè)計(jì)習(xí)慣延續(xù)，同時(shí)具有低電壓應(yīng)力、完整漏感能量回收和高可靠性的優(yōu)勢(shì)，疊加我司高頻 QR 驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)接近 ZVS 的零電壓開(kāi)通特點(diǎn)、兼容 coolmos 和氮化鎵的驅(qū)動(dòng)能力，可以助您輕松實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比的產(chǎn)品迭代升級(jí)。
必易微全套 PFC+雙管反激方案，適合于大功率 LED 驅(qū)動(dòng)、中大功率工業(yè)電源、PD3.0/3.1大功率快充、大功率充電器（如電動(dòng)自行車、平衡車、電動(dòng)工具、園藝工具）、大尺寸液晶電視背光等應(yīng)用，潛力無(wú)限，值得您的期待。
