使用多相降压转换器的好处

引言
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。
 
图 1 显示了一款二相电路。由该电路的波形（图 2 所示）可以清楚地看到各相互相交错。这种交错可减少输入和输出纹波电流。另外，它还减少了印刷电路板或者某个特定组件上的热点。实际上，二相降压转换器让 FET 和电感的 RMS-电流功耗降低了一半。相交错还可以降低传导损耗。
 
图 1 二相降压转换器

 
图 2 相 1 和 2 的节点波形

输出滤波器考虑
由于每个相位的功率级电流更低，多相实现的输出滤波器要求也随之降低。对于一款 40-A 二相解决方案来说，向每个电感提供的平均电流仅为 20A。相比 40-A 单相方法，由于平均电流和饱和电流更低，电感和电感器体积都大大减小。
 
输出纹波电压
输出滤波器级中的纹波电流抵消可带来比单相转换器更低的输出电容器纹波电压。这就是多相转换器为什么是首选的原因。方程式 1 和方程式 2 计算出了每个电感中所抵消的纹波电流百分比。
m = D x Phases （1）
和

 
其中，D 为占空比，IRip_norm 为标准化的纹波电流，其为 D 的函数，而 mp 为m 的整数。图 3 为这些方程式的曲线图。例如，20% 占空比 (D) 时使用 2 个相，可降低 25% 纹波电流。电容器必须承受的纹波电压大小，可通过纹波电流乘以电容器的等效串联电阻计算得到。很明显，最大电流和电压要求都降低了。
 
图 3 标准化电容器纹波电流为占空比的函数

 
图 4 显示了 25% 占空比下一个二相降压转换器的仿真结果。电感纹波电流为2.2A，但是输出电容器电流仅为 1.5A，原因是纹波电流抵消。50% 占空比下使用二相时，电容器完全没有纹波电流。
 
图 4 D=25% 时电感纹波电流抵消