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、yijishuimianyuguanjiantizhengjianshiqidengdoushiyongxianshiqi,zhexiexianshiqidoukenengshoudaozaoshengdianyuandianyadefumianyingxiang。gelishidianyuantigongdigeli,keyixiaochukenengdaozhixianshiqiyichangdezaosheng。
多年來,反激式轉換器一直廣泛地用於隔離式 DC/DC yingyong。danshizheleizhuanhuanqiweibishishejishideshouxuan。dianyuanshejishibeipoxuanzefanjishizhuanhuanqishiyinweibixumanzujiaodigonglvdegelixuqiu,erbushiyinweizheleizhuanhuanqigengyiyusheji。youyudajiashuzhidekongzhihuanluzhongyoubanpingmianlingdianwenti,fanjishizhuanhuanqiyouwendingxingwenti,erguangouheqidechuanboyanchi、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shejishanghuafeidaliangshijian,ertongchangxianchengyoushoubianyaqidexuanzehenyouxian,erqiekenengxuyaodingzhibianyaqi,zheshibianyaqishejizheyirenwubiandegengjiafuzale。youyudianyuanzhuanhuanjishulingyudejinbu,jiaodigonglvgelishizhuanhuanqideshejixianzairongyiduole。lingliertegongsibujiuqiantuichule 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 caiyongzhubianjiancedianlu,gaidianlunenggoutongguofanjidezhubiankaiguanjiedianboxingjianceshuchudianya。zaikaiguanduankaishi,shuchuerjiguanxiangshuchutigongdianliu,shuchudianyafanshezhifanjishibianyaqidezhubian。kaiguanjiediandianyadefudushishurudianyahefanshedeshuchudianyazhihe,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 fanjishizhuanhuanqilijijietongqineibukaiguan,erdangkaiguandianliudadaoyushedingdedianliuxianzhishi,zeduankaigaikaiguan。yinci,gaiqijianshizhongzailianxudaotongmoshiheduanxudaotongmoshizhijianzhuanhuan,zhezhongfangshichangchengweibianjiemoshihuolinjiedaotongmoshi。
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 最(zui)關(guan)鍵(jian)的(de)部(bu)分(fen)。應(ying)對(dui)高(gao)頻(pin)隔(ge)離(li)式(shi)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)設(she)計(ji)時(shi),除(chu)了(le)通(tong)常(chang)的(de)注(zhu)意(yi)事(shi)項(xiang),例(li)如(ru)低(di)泄(xie)漏(lou)電(dian)感(gan)和(he)緊(jin)耦(ou)合(he),變(bian)壓(ya)器(qi)匝(za)數(shu)比(bi)也(ye)必(bi)須(xu)嚴(yan)格(ge)控(kong)製(zhi)。既(ji)然(ran)變(bian)壓(ya)器(qi)副(fu)邊(bian)電(dian)壓(ya)是(shi)靠(kao)主(zhu)邊(bian)采(cai)樣(yang)電(dian)壓(ya)推(tui)斷(duan),那(na)麼(me)匝(za)數(shu)比(bi)必(bi)須(xu)嚴(yan)格(ge)控(kong)製(zhi)以(yi)確(que)保(bao)一(yi)致(zhi)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)。
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

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