极精简节能的瞬间高功率输出解决方案

手工具机、喷墨式印表机及硬碟机等马达性负载启动瞬间需要较高的启动电流，因此， 此类产品的电源供应器在启动瞬间要能提供较高的功率（Peak power）输出，但平时工作状态时所需的功率却又远低于启动瞬间所需功率。面对如此大范围变化的功率需求，若以启动瞬间的条件来设计变压器，会造成平时工作状态的过度设计（Overdesign）而增加设计成本，因此，应用需求与设计成本之间的取舍往往造成设计上的困难。为了对这些需求进行最佳化设计，以下我们将针对需求特性及原理进行分析。

　　根据法拉第定律，返驰式转换器（Flyback cONverter）的能量转换公式如式（1）所示，由以下公式中我们可以看出，一次侧的峰值电流变化量受到输入电压（VI）、电感感量（L）、导通时间（DON）以其操作频率（FSW）等参数影响。以前述例子而言，启动瞬间需要较大的启动电流（IP），因此开关导通时间会随着负载不断增加，使得峰值电流变化（DIP）也随之上升，此时，磁通量密度可能会因为过大的峰值电流变化而超过其承载上限值（BMAX），造成变压器饱和产生短路线现象，导致一次侧峰值电流急速增加而毁损周边原件，如图1所示。

　　一次侧峰值电流变化量

　　VI 输入电压

　　DON 开关导通时间

　　L 一次侧电感感量

　　FSW 关关切换频率

图1、变压器饱和现象

　　由公式（1）中可得知，峰值电流变化和开关切换频率呈反比关系，如公式（2）所示。若将开关切换频率随负载增加而提升（图2），能够有效抑制峰值电流的变化量，不仅可提供瞬间高瓦特数输出，提升瞬间的启动能力，更能降低变压器在启动瞬间的磁通，缩小元件尺寸并降低成本。

图2. 依据负载调整开关切换频率