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無需光耦合器的反激式轉換器:現有選項

2019-09-23 16:25:17 來源:Frederik Dostal,ADI公司
反激式轉換器通常用于需要對電源電壓進行電氣隔離并且傳輸功率相對較低的應用中。輸出功率低于60 W時通常采用反激式轉換器。

對于電氣隔離電源,您必須確定電氣隔離控制器IC在初級或次級的哪一端將會導通。如果它位于次級端,則必須通過電氣隔離提供對初級端電源開關的控制。

無論是初級端的控制器還是次級端的控制器,在兩種架構中都需要可越過電氣隔離進行信號傳輸的路徑。常用路徑為光耦合器(或光隔離器)。然而,它們都會帶來一些不利因素。它們的額定溫度通常僅為85°C,電流傳輸比(CTR)隨時間而改變,這意味著它們的傳輸行為在電路使用壽命期間會發生變化。此外,還需要其他元件來控制光耦合器。如果使用光耦合器,隔離式電源的反饋環路速度通常很慢。近年來,針對該問題已開發出一些簡潔的解決方案。第一種解決方案是反激式控制器,它不直接測量輸出電壓。通過監測初級端變壓器繞組兩端的電壓,可以得到有關實際輸出電壓足夠準確的判據。該調節精度取決于應用的常用條件,包括輸入和輸出電壓、負載變化和電壓變化。

不過,對于許多應用而言,±10%至±15%的調節精度已經足夠。圖1所示為LT8301。由于集成了電源開關,并采用SOT23封裝,IC僅需很少的外部元件。電路的隔離擊穿電壓僅取決于所用變壓器。因此可提供極大的靈活性,尤其是在要求非常高的隔離電壓時。


圖1.無需隔離反饋路徑的LT8301反激式穩壓器


然而,對于需要更高輸出電壓控制精度的應用,另一個有趣的解決方案最近才剛剛上市。ADI公司向市場推出了一款反激式控制器ADP1071,它包含一個采用iCoupler®技術的完全集成式反饋路徑。

圖2顯示了僅需極少數量無源元件的電路。ADP1071包含初級端控制器、可提高轉換效率的次級端有源整流控制器,以及完全集成式反饋路徑,可實現非常快速的反饋環路。通過采用該解決方案,輸出電壓調節非常準確,更重要的是非常快速,即使在負載瞬變很大時也不例外。可允許的工作溫度高達125°C硅片溫度。



圖2.ADP1071反激式控制器具有集成式反饋路徑,可實現非常精確的調節


其最大隔離電壓取決于所選變壓器以及開關穩壓器IC采用的隔離技術。芯片的最大隔離電壓為5 kV。已申請符合VDE V 0884-10的增強絕緣分類等級。

上述有趣的解決方案可用于開發電氣隔離電源。根據應用情況,無需反饋路徑的解決方案或具有完全集成式反饋路徑的解決方案都有可能是合適的。由于不再受光耦合器85°C工作溫度的限制,因此可實現功率密度非常高的緊湊型電源設計。

作者簡介

 
Frederik Dostal曾就讀于德國埃爾蘭根大學微電子學專業。他于2001年加入電源管理業務部門,曾擔任各種應用工程師職位,并在亞利桑那州鳳凰城工作了4年,負責開關模式電源。他于2009年加入ADI公司,并在慕尼黑ADI公司擔任電源管理現場應用工程師。

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