植物按照其進化方式,可分為兩大類,一類是裸子植物,另一類是被子植物。裸子植物一般比較原始,且多樣性較差,像銀杏、杉樹、柏樹等均屬于裸子植物。而被子植物相對而言進化得就更高級一些,在地球上的分布也更廣,形形色色的開花植物都可以歸類為被子植物。被子植物的進化可謂后來者居上,在環境適應性與繁殖方面具有顯著的優勢。而開關電源按照變壓器的工作方式也可以分為兩類,分別是正激式開關電源與反激式開關電源。正激式開關電源的功率要大于反激式開關電源,但它的復雜性比反激式要高一些。如果與上面介紹的裸子植物和被子植物相關聯,正激式開關電源對應的是被子植物,反激式開關電源則對應裸子植物。這種歸類法稱之為對比歸類法,或者叫聯想歸類法。但話又說回來,正激式開關電源與被子植物之間真的有內在聯系嗎,還是八竿子打不著,根本沒這回事呢,先看一張圖。
這張圖左邊的是被子植物的木質部放大切片,右邊的是裸子植物的木質部放大切片,對比看很明顯,被子植物已經進化出了支撐與運輸水分相分離的結構,而裸子植物則是支撐與運輸水分是一體化的。裸子植物一體化的結構更像是反激式變壓器——電感與變壓器集成在一起,這種結構的好處是整體相對簡單,也比較節省材料,但運輸水分的能力不強。而采用相分離的結構就不一樣了,支撐功能與運輸功能相互分離后,負責運輸的管壁會變薄,中央孔隙會變大,這樣向上運輸水分的能力就會變強,從而更有利于樹木快速的生長發育。這一點與正激式開關電源類似,正激式開關電源的變壓器與電感是分離的,工作時它們各司其職,發揮出各自的最大效能,這樣在大功率輸出時就會有更高的工作效率。下圖為正激變換器(截圖來自開關電源的原理與設計一書)。
圖中T1是純粹的變壓器,L是純粹的電感,工作時他們各司其職,發揮出各自最大的效能。這一點與反激變換器形成鮮明對比,反激變壓器其實就是一個集成變壓器,集成了變壓器與電感的雙重功能,工作時既是變壓器也是電感,這種集成的方式在小功率開關電源領域有著無可比擬的優勢。但輸出功率一旦超過百瓦級別,反激變換器的集成優勢就沒有了,正是因為集成,變壓器與電感會相互制約。首先是磁芯材料的制約,變壓器傾向于用鐵氧體磁芯,因為可以提供大的電感量,減少勵磁電流,磁芯損耗也較低;而電感則傾向于用鐵硅鋁磁芯,鐵硅鋁磁芯的直流偏置能力強,不容易飽和。在反激變換器中,磁芯材料用的是鐵氧體,如果做電感用的話就容易飽和,當然也可以通過磨氣隙的方法來解決這個問題。但氣隙一旦超過1mm, 電源的效率就會明顯下降,因為電感量會隨著氣隙的增大而下降,變壓器的電感量下降后,勵磁電流就會增加,這就是反激變換器功率很難做大的原因。再次是峰值電流的制約,反激變換器輸出電流是斷續的,并且電流是三角波(用有源鉗位技術可以改善,后面再介紹),在副邊導通的一瞬間峰值電流很大,如果此時負載需求的電流也很大,比如幾十安培,那對輸出整流電路來說將是一個非常大的考驗。附一張典型的反激輸出電流波形圖
紅色是輸出電流波形(帶載7A) , 黃色波形是Vds,藍色是同步整流驅動信號??梢钥闯黾夥咫娏鞒^了26A,短時間內這么大的電流變化率既 di/dt,產生的干擾也是不容小覷的。