为我们的服务器 PSU 选择辅助电源时的常见挑战

服务器、电信和工业系统中使用的大功率转换器需要辅助电源来支持电源单元 (PSU) 的管理需求。由于对更高功率密度的需求不断增长，这些 PSU 使用额外的附加卡来支持其辅助需求。

辅助电源通常为内部控制电子设备、电压和电流反馈传感电子设备、系统风扇和偏置电源供电。它是一款隔离式 DC/DC 转换器，可生成多个隔离式输出，为 5W 至 40W 的初级和次级侧控制设备供电。图 1 显示了服务器 PSU 中辅助电源的典型用法。

图 1：服务器 PSU 的系统框图

辅助电源是包含电磁干扰 (EMI) 滤波器、二极管桥和大容量电容器的较大 PSU 的一部分。大容量电容器为我们提供了整流直流总线，使这些电源成为独立的隔离式 DC/DC 转换器。辅助电源必须在很宽的负载范围内（10% 负载到满负载）具有高效率，以帮助服务器 PSU 满足 80 PLUS 白金/钛标准、严格的监管、低成本和低待机功耗，尺寸小尽可能保持高功率密度。辅助电源还需要在较宽的输入范围内工作（从 100V 到 400V DC）；具有多个隔离输出；并在所有条件下保持系统电子设备通电，以检测欠压、过压和过流等故障。

拓扑选择

在为辅助电源选择 DC/DC 转换器拓扑时，请牢记成本、效率、输出的增强隔离要求和外形。由于您需要隔离输出，因此您的选择仅限于反激、正向、半桥/全桥和推挽转换器。

辅助电源的功率水平通常较低，从 5W 到 40W 不等。由于成本、元件要求和更大的损耗，这种低功率电平要求消除了半桥/全桥和推挽转换器。尽管反激式和正激式转换器拓扑的效率相当，但正向拓扑在输出端使用了一个额外的电感器，与反激式转换器相比，这使得它体积更大，成本更高。

由于反激变压器实际上是一个耦合电感器，通过它在初级和次级之间发生功率存储和传输，因此您不需要单独的电感器来存储。并且由于其他相关电路很简单，因此反激拓扑对于需要多个输出的低功率电平转换器来说是一种非常流行的拓扑。

实现七路输出的辅助电源

适用于 AC/DC 电源的25W 效率 88% 多隔离输出辅助电源参考设计展示了一个配备齐全的 25W 辅助电源平台，使用准谐振 (QR) 谷底开关和初级侧调节 (PSR) 实现高效率. 此参考设计可在 120V 至 425V DC的宽 DC 输入范围内提供 25W 的连续功率。它具有使用UCC28700谷底开关 PSR CC-CV 反激控制器实现的反激功率级，以提供七个输出：三个输出参考变压器的初级接地和四个完全隔离的输出。

UCC28700系列反激式电源控制器提供恒压(CV)和恒流(CC)输出调节，而不需要使用光耦合器。该器件处理来自主电源开关和辅助反激绕组的信息，以精确控制输出电压和电流。低启动电流，动态控制的工作状态和定制的调制剖面支持非常低的待机功率，而不牺牲启动时间或输出瞬态响应。

UCC28700系列中的控制算法允许运行效率达到或超过适用标准。输出驱动接口到MOSFET电源开关。带谷型开关的断续导通模式(DCM)降低了开关损耗。开关频率和一次电流峰值幅值(调频和调幅)的调制使转换效率在整个负载和线路范围内保持较高。

该控制器的最大开关频率为130 kHz，并始终保持对变压器峰值一次电流的控制。保护功能有助于保持主要和次要部件的应力在检查。UCC28700允许对电缆补偿水平进行编程。UCC28701、UCC28702和UCC28703器件允许使用负温度系数(NTC)电阻进行远程温度传感，同时提供固定的电缆补偿电平。

UCC28700 的谷底开关特性有助于此设计实现高效率。PSR 的使用消除了对光耦合器的需要，这减少了组件数量并有助于减小外形尺寸。另一个有助于减小整体设计尺寸的特性是工作频率。UCC28700 的开关频率最高可达 130kHz，从而减小了磁性元件的尺寸并实现了高功率密度。此设计的外形尺寸为 35mm x 60mm，带有一个 EE20 变压器。实现的最大效率 >88%，最大空载功耗约为 80mW。

综合考虑，构建辅助电源的主要挑战是提供安全可靠的电源，同时以低功耗和低物料清单 (BOM) 成本提供高性能。