極精簡節能的瞬間高功率輸出解決方案

手工具機、噴墨式印表機及硬碟機等馬達性負載啟動瞬間需要較高的啟動電流，因此， 此類產品的電源供應器在啟動瞬間要能提供較高的功率（Peak power）輸出，但平時工作狀態時所需的功率卻又遠低于啟動瞬間所需功率。面對如此大范圍變化的功率需求，若以啟動瞬間的條件來設計變壓器，會造成平時工作狀態的過度設計（Overdesign）而增加設計成本，因此，應用需求與設計成本之間的取舍往往造成設計上的困難。為了對這些需求進行最佳化設計，以下我們將針對需求特性及原理進行分析。

　　根據法拉第定律，返馳式轉換器（Flyback cONverter）的能量轉換公式如式（1）所示，由以下公式中我們可以看出，一次側的峰值電流變化量受到輸入電壓（VI）、電感感量（L）、導通時間（DON）以其操作頻率（FSW）等參數影響。以前述例子而言，啟動瞬間需要較大的啟動電流（IP），因此開關導通時間會隨著負載不斷增加，使得峰值電流變化（DIP）也隨之上升，此時，磁通量密度可能會因為過大的峰值電流變化而超過其承載上限值（BMAX），造成變壓器飽和產生短路線現象，導致一次側峰值電流急速增加而毀損周邊原件，如圖1所示。

　　一次側峰值電流變化量

　　VI 輸入電壓

　　DON 開關導通時間

　　L 一次側電感感量

　　FSW 關關切換頻率

圖1、變壓器飽和現象

　　由公式（1）中可得知，峰值電流變化和開關切換頻率呈反比關系，如公式（2）所示。若將開關切換頻率隨負載增加而提升（圖2），能夠有效抑制峰值電流的變化量，不僅可提供瞬間高瓦特數輸出，提升瞬間的啟動能力，更能降低變壓器在啟動瞬間的磁通，縮小元件尺寸并降低成本。

圖2. 依據負載調整開關切換頻率