技術分享:隔離型內務處理反激式轉換器簡化電源設計
發布時間:2014-09-12 責任編輯:echolady
【導讀】很多 DC/DC 轉換器應用都需要隔離輸出,不僅有 48V 隔離要求的電信和數據通信。對於需要隔離地與有噪聲輸入電壓的噪聲敏感設備,隔離是必須的,例如汽車電池、中間總線和工業輸入。顯示器、可編程邏輯控製器、GPS 係統以及一些醫療監視設備都可能受到噪聲總線電壓的負麵影響。醫學檢查攝像頭、牙科設備、以(yi)及(ji)睡(shui)眠(mian)與(yu)關(guan)鍵(jian)體(ti)征(zheng)監(jian)視(shi)器(qi)等(deng)都(dou)使(shi)用(yong)顯(xian)示(shi)器(qi),這(zhe)些(xie)顯(xian)示(shi)器(qi)都(dou)可(ke)能(neng)受(shou)到(dao)噪(zao)聲(sheng)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)的(de)負(fu)麵(mian)影(ying)響(xiang)。隔(ge)離(li)式(shi)電(dian)源(yuan)提(ti)供(gong)地(di)隔(ge)離(li),可(ke)以(yi)消(xiao)除(chu)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)顯(xian)示(shi)器(qi)異(yi)常(chang)的(de)噪(zao)聲(sheng)。
多年來,反激式轉換器一直廣泛地用於隔離式 DC/DC 應(ying)用(yong)。但(dan)是(shi)這(zhe)類(lei)轉(zhuan)換(huan)器(qi)未(wei)必(bi)是(shi)設(she)計(ji)師(shi)的(de)首(shou)選(xuan)。電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)師(shi)被(bei)迫(po)選(xuan)擇(ze)反(fan)激(ji)式(shi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)是(shi)因(yin)為(wei)必(bi)須(xu)滿(man)足(zu)較(jiao)低(di)功(gong)率(lv)的(de)隔(ge)離(li)需(xu)求(qiu),而(er)不(bu)是(shi)因(yin)為(wei)這(zhe)類(lei)轉(zhuan)換(huan)器(qi)更(geng)易(yi)於(yu)設(she)計(ji)。由(you)於(yu)大(da)家(jia)熟(shu)知(zhi)的(de)控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)中(zhong)右(you)半(ban)平(ping)麵(mian)零(ling)點(dian)問(wen)題(ti),反(fan)激(ji)式(shi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)有(you)穩(wen)定(ding)性(xing)問(wen)題(ti),而(er)光(guang)耦(ou)合(he)器(qi)的(de)傳(chuan)播(bo)延(yan)遲(chi)、老化及增益變化會使這一問題進一步複雜化。
此外,使用反激式轉換器時,需要在變壓器設(she)計(ji)上(shang)花(hua)費(fei)大(da)量(liang)時(shi)間(jian),而(er)通(tong)常(chang)現(xian)成(cheng)有(you)售(shou)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)選(xuan)擇(ze)很(hen)有(you)限(xian),而(er)且(qie)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)定(ding)製(zhi)變(bian)壓(ya)器(qi),這(zhe)使(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)設(she)計(ji)這(zhe)一(yi)任(ren)務(wu)變(bian)得(de)更(geng)加(jia)複(fu)雜(za)了(le)。由(you)於(yu)電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)技(ji)術(shu)領(ling)域(yu)的(de)進(jin)步(bu),較(jiao)低(di)功(gong)率(lv)隔(ge)離(li)式(shi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)設(she)計(ji)現(xian)在(zai)容(rong)易(yi)多(duo)了(le)。淩(ling)力(li)爾(er)特(te)公(gong)司(si)不(bu)久(jiu)前(qian)推(tui)出(chu)了(le) LT8302 隔離型反激式轉換器,解決了很多這類反激式設計難題。
簡單的反激式 IC 設計
LT8302 無需光耦合器和副邊基準電壓,無需電源變壓器額外提供第三個繞組,同時僅用一個組件 (必須跨隔離勢壘的電源變壓器),就可保持主邊和副邊隔離。LT8302 采(cai)用(yong)主(zhu)邊(bian)檢(jian)測(ce)電(dian)路(lu),該(gai)電(dian)路(lu)能(neng)夠(gou)通(tong)過(guo)反(fan)激(ji)的(de)主(zhu)邊(bian)開(kai)關(guan)節(jie)點(dian)波(bo)形(xing)檢(jian)測(ce)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)。在(zai)開(kai)關(guan)斷(duan)開(kai)時(shi),輸(shu)出(chu)二(er)極(ji)管(guan)向(xiang)輸(shu)出(chu)提(ti)供(gong)電(dian)流(liu),輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)返(fan)射(she)至(zhi)反(fan)激(ji)式(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)主(zhu)邊(bian)。開(kai)關(guan)節(jie)點(dian)電(dian)壓(ya)的(de)幅(fu)度(du)是(shi)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)和(he)返(fan)射(she)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)之(zhi)和(he),LT8302 能夠重建該輸出電壓。在整個電壓、負載和溫度範圍內,這種輸出電壓反饋方法實現了好於 ±5% 的總體穩定度。圖 1 顯示了采用 LT8302 反激式轉換器的原理圖,該電路僅采用了 14 個外部組件。

圖1:具主邊輸出電壓檢測的 LT8302 反激式轉換器
LT8302 采用 8 引線耐熱性能增強型 SO-8 封裝,接受 2.8V 至 42V 的輸入電壓。其堅固的內置 3.6A、65V 內部 DMOS 功率開關允許該器件提供高達 18W 左右的輸出功率。
此外,LT8302 在輕負載時以低紋波突發模式 (Burst Mode®) 運行,將靜態電流降至僅為 106µA,zhezaibaochishuchudianyawendingdetongshi,yanchanglexiumianmoshidedianchiyunxingshijian。qitatedianbaokuoneiburuanqidongheqianyabisuo。shedingshuchudianyashi,jinxuyaotiaojiebianyaqidezashubihe 1 個外部電阻器。
主邊輸出電壓檢測
gelishizhuanhuanqideshuchudianyajiancetongchangxuyaoyigeguangouheqihefubianjizhundianya。guangouheqitongguoguanglianluchuansongshuchudianyafankuixinhao,tongshibaochigelishilei。raner,guangouheqichuanshubisuiwendubianhuahelaohuachengduergaibian,congerjiangdilezhunquedu。guangouheqizhijianhaiyoukenengshifeixianxingde,zhedaozhidianluzhijianbutongdezengyi / xiangweitexing。ewaicaiyongyigebianyaqiraozushixiandianyafankuidefanjishishejihaikenengbeiyonglaibihefankuihuanlu。raner,zhegeewaidebianyaqiraozuzengdalebianyaqidechicunbingzengjialebianyaqichengben,erqiebunengtigongfeichanghaodeshuchudianyawendingdu。
LT8302 在變壓器主邊檢測輸出電壓,因此無需光耦合器或額外的變壓器繞組。在圖 2 所示的功率晶體管斷開時,可在主邊開關節點波形上準確測量輸出電壓,圖中 N 是變壓器的匝數比,VIN 是輸入電壓,VC 是最高箝位電壓。

圖2:典型開關節點波形
邊界模式工作減小轉換器尺寸並改善調節性
副邊電流降至零時,LT8302 反fan激ji式shi轉zhuan換huan器qi立li即ji接jie通tong其qi內nei部bu開kai關guan,而er當dang開kai關guan電dian流liu達da到dao預yu設she定ding的de電dian流liu限xian製zhi時shi,則ze斷duan開kai該gai開kai關guan。因yin此ci,該gai器qi件jian始shi終zhong在zai連lian續xu導dao通tong模mo式shi和he斷duan續xu導dao通tong模mo式shi之zhi間jian轉zhuan換huan,這zhe種zhong方fang式shi常chang稱cheng為wei邊bian界jie模mo式shi或huo臨lin界jie導dao通tong模mo式shi。
邊界模式控製是一種可變頻率電流模式開關方法。當內部電源開關接通時,變壓器電流上升,直至達到其當前電流限製設定點為止。SW 引腳上的電壓上升至輸出電壓除以副-主變壓器匝數比再加上輸入電壓之和。當通過二極管的副邊電流降至零時,SW 引腳電壓降至低於 VIN。LT8302 檢測這一事件,並重新接通開關,再次重複上述周期。
邊bian界jie模mo式shi在zai每mei個ge周zhou期qi結jie束shu時shi,使shi副fu邊bian電dian流liu返fan回hui到dao零ling,所suo引yin起qi的de寄ji生sheng電dian阻zu性xing電dian壓ya降jiang不bu引yin起qi負fu載zai調tiao節jie性xing誤wu差cha。此ci外wai,主zhu邊bian反fan激ji開kai關guan在zai電dian流liu為wei零ling時shi始shi終zhong接jie通tong,輸shu出chu二er極ji管guan沒mei有you反fan向xiang恢hui複fu損sun耗hao。這zhe種zhong功gong耗hao降jiang低di使shi反fan激ji式shi轉zhuan換huan器qi能neng夠gou以yi相xiang對dui較jiao高gao的de開kai關guan頻pin率lv運yun行xing,這zhe與yu其qi他ta較jiao低di頻pin率lv的de設she計ji相xiang比bi,可ke減jian小xiao變bian壓ya器qi尺chi寸cun。圖tu 3 顯示了 SW 電壓和電流以及輸出二極管中的電流。

圖3:邊界模式反激式轉換器波形
由於返射的輸出電壓始終在二極管電流過零時采樣,所以 LT8302 負載調節非常出色,而且一般在整個輸出負載範圍內好於 ±1%,如圖 4 所示。

圖4:原理圖的負載與電壓調節曲線
變壓器選擇與設計時的考慮因素
變壓器性能規格與設計也許是成功應用 LT8302 zuiguanjiandebufen。yingduigaopingelishidianyuanbianyaqishejishi,chuletongchangdezhuyishixiang,lirudixieloudianganhejinouhe,bianyaqizashubiyebixuyangekongzhi。jiranbianyaqifubiandianyashikaozhubiancaiyangdianyatuiduan,namezashubibixuyangekongzhiyiquebaoyizhideshuchudianya。
淩力爾特已經與領先磁性組件製造商合作,以生產為與 LT8302 一起使用而預設計的反激式變壓器。表 1 顯示了建議使用和 Wurth Electronik 公司提供的現成有售變壓器。這些變壓器一般能承受從主邊到副邊 1500VAC 擊穿電壓一分鍾。也可以使用更高擊穿電壓的變壓器和定製變壓器。
表 1:可用於 LT8302 的現成有售變壓器

相關閱讀:
淩力爾特教你簡化隔離型反激式轉換器設計
設計開關電源的理想方案:雙管反激式轉換器
Linear專家講解:基於LT8300的隔離型反激式轉化器設計
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 築基AI4S:摩爾線程全功能GPU加速中國生命科學自主生態
- 一秒檢測,成本降至萬分之一,光引科技把幾十萬的台式光譜儀“搬”到了手腕上
- AI服務器電源機櫃Power Rack HVDC MW級測試方案
- 突破工藝邊界,奎芯科技LPDDR5X IP矽驗證通過,速率達9600Mbps
- 通過直接、準確、自動測量超低範圍的氯殘留來推動反滲透膜保護
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索



