3 PSR 反激功能实现

图 3a 展示了使用 LM25184-Q1 的原理图，该电路适用于 mHEV 中的低功耗隔离式电源轨。其中，LM25184-Q1 是一款具有集成电源开关和环路补偿的反激式转换器并使用 PSR 进行输出电压控制。根据负载电流的不同，PSR 反激式转换器以边界导通模式 (BCM) 或不连续导通模式运行。初级绕组上的齐纳二极管电路支持变压器漏电感的钳位复位。图 3b 展示了一种实现方案^[8,9]，其中使用了匝数比为 1:1、磁化电感为 7µH 且采用 11mm x 13mm 封装的反激式变压器。

PSR 架构是一种使用初级绕组估算反激式转换器输出电压的基于观测器的方法。在开关电压拐点处特定时间点的采样能够合理地反映输出电压的情况，从而使输出在整个线路、负载和温度范围内具有非常严格的调节精度。由于不使用光耦合器进行反馈，因此无需使用元件穿过隔离栅，这提供了一种更具成本效益的解决方案。此外，无需使用辅助绕组进行输出检测，因此可以实现更简单的磁性结构和更低的漏电感^[10]，并在包含 Q 级合规性的现成组件方面提供更多选择。

凭借标称设计工作，稳压性能可以与传统的光隔离解决方案相媲美，而又不会增加解决方案尺寸、成本和可靠性问题。因此，此 PSR 技术支持改进的转换器性能、更高的工作温度、更高的可制造性和针对故障情况的强大保护，这些都是 mHEV 应用所需的重要属性。图 4 展示了多个输入电压和 12V 标称输出的负载调节和效率曲线。

在电磁干扰 (EMI) 方面，初级侧开关始终在零电流时导通，从而避免反激式整流二极管出现不良的反向恢复。此外，BCM 中的开关关断是准谐振软转换。这有助于降低总开关损耗并减少传导和辐射噪声特征。图 5 展示了反激式转换器的国际无线电干扰特别委员会 (CISPR) 25 5 类传导 EMI 结果，其中初级和次级接地之间安装了可选的 Y 电容器（如图 3a 中所示）以减少公共节点噪声特征。

表 1 确定了符合汽车标准的封装兼容型 PSR 反激式转换器系列的细节，该系列适用于多种 mHEV 隔离式电源应用。假设输出电压为 12V 且变压器匝数比为 1:1，则该表分别指定了输入电压为 4.5V 和 13.5V（分别对应于低电压电池瞬态冷启动和稳态运行条件）时的最大负载电流。

公式 1 给出了反激式转换器在 BCM 模式下的最大负载电流：

其中，N_PS 是变压器匝数比，η 是效率，而 I_SW(pk) 是开关峰值电流额定值。

PSR 反激式解决方案可通过调整变压器^[10]和次级侧组件轻松进行扩展；初级侧设计在很大程度上保持不变。通过连接输入钳位电路^[11]可使输入电压摆幅高于 65V，从而在 40ms 内管理 48V 汽车技术规格^[3,4]中定义的 70V 瞬态过压等。