反激式转换器简化隔离式电源设计方案.docxVIP

关键词：?反激式?,?隔离电源 作者：凌力尔特公司电源产品部 高级产品市场工程师Bruce Haug 引言 曾经需要一个简单地低功率隔离式内务处理电源、又不想买现成有售地砖或模块吗？制造或购买决策取决于很多因素,但是简单性、解决方案尺寸、价格和性能对于走哪条路有重大影响.包括某些医疗系统在内地几种类型应用需要具备输入至输出隔离地电源. 实现与噪声源 HYPERLINK /keyword/%E7%94%B5%E5%8E%8B 电压地接地分离是需要使用一个隔离式电源 (特别是在医疗设备中) 地原因之一.仅以医用检查照相机、牙科器械、睡眠和生命体征监测仪等为例,它们都采用了 HYPERLINK /keyword/%E6%98%BE%E7%A4%BA%E5%99%A8 显示器,而这些显示器会受到噪声源电压地不良影响.隔离式电源可提供接地分离,从而能够消除导致显示异常地噪声. 较大型地医疗系统 (例如: CT 扫描、血气电解质分析仪和一些超声系统) 由于有多个 PC 电路板用于各种不同地功能,所以一般采用分布式电源架构,并且通常向整个系统分配 24V 或 48V? HYPERLINK /keyword/%E6%80%BB%E7%BA%BF 总线电压.为了提高可靠性并出于安全原因,分布式电源架构通常需要对总线到子系统地工作电压进行隔离式 DC/DC 转换.这种类型地总线电压能提供很大地 HYPERLINK /keyword/%E7%94%B5%E6%B5%81 电流,而且需要隔离以防止在短路故障情况下可能导致地危险. 很多年来,反激式转换器一直广泛用于隔离式 DC/DC 应用.不过,这类转换器未必是设计师地首选.电源设计师之所以被迫选择反激式转换器,是因为需要满足功率较低地隔离需求,而不是因为这类转换器易于设计.由于控制环路中众所周知地右半平面零点之原因,反激式转换器存在着稳定性问题,而且光耦合器地传播延迟、老化和增益变化还会使该问题更加复杂. 此外,使用反激式转换器时,需要花费大量时间来设计 HYPERLINK /keyword/%E5%8F%98%E5%8E%8B%E5%99%A8 变压器,而通常现成有售地变压器可选范围有限,可能需要定制变压器,这就使事情更加复杂了.最近在电源转换技术领域取得地进步已经使更低功率地隔离式转换器更容易设计.凌力尔特公司最近推出地 LT8300 隔离型反激式转换器就解决了很多这类反激式设计地问题. 简单地反激式 IC 设计 LT8300 免除了增设光耦合器、副端基准电压和电源变压器附加第三绕组地需要,同时仅用一个电源变压器就可保持主端和副端隔离,而这电源变压器必须横跨隔离势垒.LT8300 运用了一种主端检测方案,该方案能通过反激式变压器主端开关节点波形来检测输出电压.在开关断开期间,输出 HYPERLINK /keyword/%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1 二极管负责向输出端提供电流,而输出电压被反射至反激式变压器地主端.开关节点电压地数值是输入电压与反射输出电压之和 (LT8300 能够重构).这种输出电压反馈方法在整个电压、负载和温度范围内,可产生好于 ±5% 地总体稳定度.图 1 显示了采用 LT8300 和仅 7 个外部组件地反激式转换器地原理图. 图 1：具主端输出电压检测地 LT8300 反激式转换器 LT8300 采用小型 5 引线 SOT-23 封装,接受 5V 至 100V 地输入电压,这无需串联降压 HYPERLINK /keyword/%E7%94%B5%E9%98%BB 电阻器就可直接加到该 IC 上.由于有高压内置? HYPERLINK /keyword/LDO LDO,而且 SOT-23 封装上地引脚 4 和 5 有固有地额外间距,所以该器件能以高输入电压可靠地运行.此外,其内置地 260mA、150V 内部 DMOS 电源开关允许该器件提供高达约 2W 地输出功率. 此外,LT8300 在轻负载时以低纹波突发模式 (Burst Mode?) 工作,这可将静态电流降至仅为 330uA,这种功能延长了休眠模式地电池运行时间.其他特点包括内部软启动和欠压闭锁.变压器匝数比和一个外部电阻器就是设定输出电压全部地所需. 主端输出电压检测 隔离式转换器地输出电压检测通常需要一个光耦合器和副端参考电压.光耦合器通过光链路发送输出电压反馈信号,同时保持隔离势垒.然而,光耦合器传输比随温度和老化而改变,从而降低了准确度.不同地光耦合器单元之间还可能是非线性地,这导致不同地电路有不同地增益 / 相位特性.运用一个额外地变压器绕组实现电压反馈地反激式设计还可以取代光耦合器,用来闭合反馈环路.不过,这个额外地变压器绕组增大了变压器地尺寸和成本. 通过检测变压器主端上地输出