2 隔离式辅助电源集中式架构

在该架构中，使用单级辅助电源架构，其中辅助电源器件直接与低压电池连接。该连接支持宽输入电压范围并在闭环运行期间工作。根据额定功率，可使用单个或多个器件来实现这种架构。多绕组变压器用于为不同的栅极驱动器提供隔离式输出。可使用同一变压器输出绕组为共享同一接地端的低侧栅极驱动器提供隔离式辅助电源。

图 2-1 展示了三个具有多绕组变压器的隔离式器件如何用于 PFC、直流/直流初级和直流/直流次级隔离式辅助电源。对于每一级，低侧栅极驱动器共享变压器的同一输出绕组提供的电源；而每个高侧栅极驱动器都有一个单独的变压器输出绕组。

图 2-1 具有三个隔离式辅助电源器件的集中式架构

图 2-2 展示了如何使用两个具有多绕组变压器的隔离式器件。第一个隔离式辅助电源器件中，PFC 和直流/直流初级 共享变压器的同一输出绕组提供的电源，因为它们共享同一接地端。每个高侧栅极驱动器都有一个单独的变压器输出绕组。第二个隔离式辅助电源器件的运行模式与前一种情况类似。变压器中有六 个输出绕组用于 PFC 和直流/直流初级。变压器绕组数量越多，变压器的设计就越复杂，输出调节方面的挑战也越多。此外，在用于为低侧所有五个栅极驱动器供电的一个输出绕组上，负载比分别为每个高侧开关供电的其他五个绕组更高。

图 2-2 采用两个隔离式辅助电源器件的集中式架构

图 2-3 使用具有多绕组变压器的单个隔离式器件。要从单个隔离式辅助器件供电，需要变压器的九个输出绕组。变压器的七个输出绕组用于七个高侧栅极驱动器，一个绕组用于 PFC 和直流/直流初级 的五个低侧栅极驱动器，一个绕组用于直流/直流次级 的两个低侧栅极驱动器。变压器输出绕组多会导致变压器设计复杂，并增加输出调节方面的挑战。此外，变压器输出绕组上的负载不同；因此，在变压器设计过程中必须考虑该因素。在这种辅助电源架构中，用于布线的 PCB 布局非常复杂，因为从变压器输出到 PFC 和直流/直流级 的栅极驱动器需要拉出很长的迹线。在为车载充电器的栅极驱动器提供所需的足够功率的情况下，相比具有内部 FET 的转换器，具有外部 FET 的控制器器件是更好的选择。

图 2-3 采用单个隔离式辅助电源器件的集中式架构

集中式辅助电源架构优先选择以下拓扑和相关器件：

• 反激式控制器：LM5155x-Q1、LM5156x-Q1、LM34xx-Q1
• 反激式转换器：LM518x-Q1、LM2518x-Q1
• 推挽式转换器：SN6507-Q1

隔离式辅助电源的不同拓扑具有特定的优势和取舍。反激式器件有助于在宽电压输入范围内实现高效率、高负载调整和高线路调整精度等优势。紧密耦合反激式变压器设计具有低漏电感，但这种设计的缺点是变压器隔离栅两端的寄生电容相对较高。由于变压器的寄生电容高，有时需要在 EMI 滤波器设计中采取适当的措施来抑制 EMI 和 CMTI。推挽式器件提供不错的效率、高 CMTI、低 EMI 等优势。输出侧需要一个额外的电感器来控制占空比，以支持在宽输入电压范围中运行。