詳讀無需光耦合器的反激式DC/DC 控製器
發布時間:2018-07-30 責任編輯:lina
【導讀】jinguanzaikongbuzhuyiweixieyinqishirengaoduguanzhuzhiqian,xuduogonggonghesiyoujigouyeyikaishizaizhongyaodejichusheshizhonganzhuangshipinanbaoxitongle。shipinanbaotigonglegaishantaishiganzhi、防止惡意破壞、偷盜或其他犯罪、加快反應和管理決策速度以及提高全體人員和公共安全所必需的視覺圖像。
jinguanzaikongbuzhuyiweixieyinqishirengaoduguanzhuzhiqian,xuduogonggonghesiyoujigouyeyikaishizaizhongyaodejichusheshizhonganzhuangshipinanbaoxitongle。shipinanbaotigonglegaishantaishiganzhi、防止惡意破壞、偷盜或其他犯罪、加快反應和管理決策速度以及提高全體人員和公共安全所必需的視覺圖像。
機場到橋梁、從煉油廠到輸油/輸氣管道、從港口到高速公路等等,將視頻安保設備納入其準備計劃之中無不使它們獲益良多。
機場安保的第一道防線是柵欄、關卡和圍牆。特別是諸如油庫、候機樓、甚(shen)至(zhi)行(xing)李(li)搬(ban)運(yun)場(chang)地(di)等(deng)敏(min)感(gan)區(qu)域(yu)其(qi)安(an)全(quan)級(ji)別(bie)更(geng)高(gao),設(she)置(zhi)有(you)安(an)保(bao)檢(jian)查(zha)點(dian)。所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)區(qu)域(yu)以(yi)及(ji)機(ji)場(chang)內(nei)部(bu)的(de)大(da)多(duo)數(shu)位(wei)置(zhi)通(tong)常(chang)都(dou)是(shi)采(cai)用(yong)監(jian)控(kong)攝(she)像(xiang)機(ji)進(jin)行(xing)監(jian)視(shi)的(de)。
對視頻安保係統安裝要求最為嚴苛的是賭場,在這裏,必須對各種戲法花招和快捷無比的動作進行捕捉、檢查和歸檔,以滿足嚴格的管理條例。有策略性地安放“天眼”攝像機可為安保人員的實體設備資源提供某種補充 , 從cong而er幫bang助zhu他ta們men以yi一yi種zhong及ji時shi和he有you效xiao的de方fang式shi來lai更geng好hao地di疏shu導dao管guan理li擁yong擠ji的de人ren群qun和he合he理li地di部bu署shu人ren員yuan。賭du博bo區qu域yu的de高gao質zhi量liang視shi頻pin影ying像xiang為wei安an保bao專zhuan業ye人ren員yuan提ti供gong了le用yong於yu防fang止zhi作zuo弊bi和he捉zhuo獲huo“出千者”所需的詳細信息。
視(shi)頻(pin)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)在(zai)零(ling)售(shou)商(shang)店(dian)中(zhong)發(fa)揮(hui)著(zhe)重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用(yong),它(ta)可(ke)作(zuo)為(wei)一(yi)種(zhong)針(zhen)對(dui)潛(qian)在(zai)犯(fan)罪(zui)行(xing)為(wei)的(de)可(ke)視(shi)化(hua)防(fang)範(fan)措(cuo)施(shi),並(bing)為(wei)經(jing)營(ying)者(zhe)和(he)安(an)保(bao)專(zhuan)業(ye)人(ren)員(yuan)提(ti)供(gong)了(le)用(yong)於(yu)處(chu)理(li)責(ze)任(ren)索(suo)賠(pei)、員yuan工gong偷tou盜dao或huo其qi他ta管guan理li問wen題ti的de工gong具ju。因yin此ci,當dang犯fan罪zui者zhe在zai視shi頻pin上shang被bei抓zhua現xian行xing時shi,商shang店dian行xing竊qie和he員yuan工gong偷tou盜dao的de處chu理li就jiu可ke以yi更geng加jia容rong易yi。此ci外wai,借jie助zhu視shi頻pin錄lu像xiang,諸zhu如ru顧gu客ke滑hua倒dao、跌倒和責任索賠等事件的了解和處置也會更加準確。
圖 1:采用主端輸出電壓檢測的 LT3748 反激式轉換器。
在現今矯正機構(如監獄、管教所等)的管理當中,必須例行處置的問題非常之多,走私、暴力、囚犯和警員安全等隻是其中的一小部分。因此,在維持秩序和確保安全的工作環境方麵,視頻安保係統起到了前所未有的重要作用。
suizheyiliaobaojianjigouguimoderiyikuodabingkaishitigongzhouyebutingdehulifuwu,mianduigezhonggeyangdeanquanfengxian,tamenbiandegengjiarongyizaoshougongji。suiranxingyezhidaozhunzezaiqi“護理環境”標準中對不斷提高安全防範水平提出了強製性的要求,但是,在選擇合適的工具以滿足其保護患者、訪客、員工和知識產權(IP)的需要方麵,擁有決策權的責任者卻是各家醫院和醫療保健機構。
圖 2:典型的開關節點波形。
監控攝像機的部署
在大多數場所中,為了獲得完整的監控覆蓋範圍也許需要好幾百部攝像機。監視和管理多個位置設施最
常用的方法之一是采用具以太網供電(PoE)能力的互聯網協議(IP)shexiangji。cileishixianfangannenggouxianzhudijianhuashexiangjideanzhuangbingjiangdixiangguandechengben,zheshiyinweishujuhegonglvliyongtongyigendianlanjinxingchuanshu,erqieshexiangjibubianzhuangzaidianyuandefujin。raner,duiyukecongyigenyitaiwangdianlanxiqudezuidagonglvliang,zexuyaojinshendijiayiduidai。ruyulejiekecongyige PoE 接口吸取的最大容許功率的更多信息,請查閱 IEEE 802.3af(PoE)或 IEEE
802.3at(PoE+)規範。
監控攝像機通常采用 24VDC 或12VDC 的工作電源電壓,功率級高達25W。PoE 線路將提供 48V 電(dian)壓(ya),該(gai)電(dian)壓(ya)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)降(jiang)壓(ya)並(bing)由(you)於(yu)安(an)全(quan)性(xing)及(ji)故(gu)障(zhang)的(de)原(yuan)因(yin)而(er)與(yu)其(qi)輸(shu)入(ru)至(zhi)輸(shu)出(chu)隔(ge)離(li)開(kai)來(lai),從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)電(dian)源(yuan)變(bian)得(de)更(geng)加(jia)複(fu)雜(za)。不(bu)過(guo),功(gong)率(lv)轉(zhuan)換(huan)技(ji)術(shu)近(jin)期(qi)所(suo)取(qu)得(de)的(de)發(fa)展(zhan)已(yi)使(shi)低(di)至(zhi)中(zhong)等(deng)功(gong)率(lv)隔(ge)離(li)式(shi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)設(she)計(ji)變(bian)得(de)簡(jian)單(dan)和(he)容(rong)易(yi)得(de)多(duo)。
圖 3:LT374830W 應用電路(尺寸:38mm x19mm x 9.5mm)。
在隔離型 DC/DC yingyongzhongguangfanshiyongfanjishizhuanhuanqiyiyouduonian,raner,tamenqueweibishishejirenyuandeshouxuan。dianyuanshejishixuanyongfanjishizhuanhuanqibingbushiyinweitamenkejiangdishejinandu,ershipoyujiaodigonglvgeliyaoqiudeyali,shinaibuqingyuanzhiju。youyukongzhihuanluzhongzhongsuozhouzhideyoubanpingmianlingdiandeyuanyin,fanjishizhuanhuanqicunzaiwendingxingwenti,erqieguangouheqidechuanboyanchi、老化和增益變化還會使該問題進一步複雜化。此外,反激式轉換器還需要專門花費大量的時間進行變壓器的de設she計ji,而er由you於yu可ke供gong選xuan擇ze的de市shi售shou變bian壓ya器qi品pin種zhong有you限xian且qie有you可ke能neng需xu要yao定ding製zhi變bian壓ya器qi,所suo以yi導dao致zhi此ci項xiang設she計ji工gong作zuo變bian得de愈yu發fa複fu雜za。不bu過guo,淩ling力li爾er特te公gong司si近jin期qi發fa布bu的de LT3748 隔離型反激式控製器解決了此類反激式轉換器設計的諸多難題。
新型反激式 IC 簡化了設計
首先,LT3748 免除了增設光耦合器、副端基準電壓和電源變壓器附加第三繞組的需要,同時保持了主端與副端之間的隔離(隻有一部分必須橫跨隔離勢壘)。LT3748 運(yun)用(yong)了(le)一(yi)種(zhong)主(zhu)端(duan)檢(jian)測(ce)方(fang)案(an),該(gai)方(fang)案(an)能(neng)通(tong)過(guo)反(fan)激(ji)式(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)主(zhu)端(duan)開(kai)關(guan)節(jie)點(dian)波(bo)形(xing)來(lai)檢(jian)測(ce)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)。在(zai)開(kai)關(guan)斷(duan)開(kai)期(qi)間(jian),輸(shu)出(chu)二(er)極(ji)管(guan)負(fu)責(ze)向(xiang)輸(shu)出(chu)端(duan)提(ti)供(gong)電(dian)流(liu),而(er)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)被(bei)反(fan)射(she)至(zhi)反(fan)激(ji)式(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)主(zhu)端(duan)。開(kai)關(guan)節(jie)點(dian)電(dian)壓(ya)的(de)數(shu)值(zhi)是(shi)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)與(yu)反(fan)射(she)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)之(zhi)和(he)(LT3748 能夠重構)。這種輸出電壓反饋技術在整個線路電壓輸入範圍、溫度範圍以及負載範圍內實
現了優於 ±5% 的總調節準確度。圖1 示出了一款采用 LT3748 的反激式轉換器原理圖。
表 1:可供 LT3748 使用的市售變壓器。

LT3748 可 接 受 一 個 5V 至 100V的輸入電壓,處於該範圍內的輸入電壓可以直接施加至 IC。由於具有高電壓板上 LDO 並采用 MSOP-16 封裝(去掉了 4 個引腳以實現額外的高壓引腳間隔),因此該器件能在高輸入電壓條件下可靠運作。另外,這款器件的板上柵極驅動器可為一個外部 N 溝道功率 MOSFET 供電,使得它能夠提供高達 50W 左右的功率(其最大輸出功率取決於外部組件選擇、輸入電壓範圍和輸出電壓)。
此外,LT3748 所運用的邊界模式操作進一步簡化了係統設計,並縮減了總體轉換器的外形尺寸和占板麵積。LT3748 反(fan)激(ji)式(shi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)在(zai)副(fu)端(duan)電(dian)流(liu)減(jian)小(xiao)至(zhi)零(ling)之(zhi)後(hou)立(li)即(ji)接(jie)通(tong)其(qi)內(nei)部(bu)開(kai)關(guan),並(bing)在(zai)開(kai)關(guan)電(dian)流(liu)達(da)到(dao)預(yu)定(ding)電(dian)流(liu)限(xian)值(zhi)時(shi)關(guan)斷(duan)。於(yu)是(shi),它(ta)始(shi)終(zhong)工(gong)作(zuo)在(zai)連(lian)續(xu)導(dao)通(tong)模(mo)式(shi)(CCM)和不連續導通模式(DCM)的轉換之時,這通常被稱為邊界模式或臨界導通模式。
主端輸出電壓檢測
隔離型轉換器的輸出電壓檢測通常需要一個光耦合器、副fu端duan基ji準zhun電dian壓ya和he光guang學xue驅qu動dong器qi。光guang耦ou合he器qi用yong於yu通tong過guo光guang鏈lian路lu來lai傳chuan送song輸shu出chu電dian壓ya反fan饋kui信xin號hao,同tong時shi保bao持chi隔ge離li勢shi壘lei。然ran而er,光guang耦ou合he器qi傳chuan輸shu比bi會hui隨sui著zhe溫wen度du和he老lao化hua而er有you所suo改gai變bian,從cong而er使shi其qi準zhun確que度du下xia降jiang。
LT3748 通過檢測變壓器主端上的輸出電壓免除了增設一個光耦合器、基準電壓和光學驅動器的需要。如圖2 所示,輸出電壓可在功率晶體管關斷期間的主端開關節點波形上準確地測量,其中的 N 為變壓器的匝數比,VIN 為輸入電壓,而 VC 為最大箝位電壓。LT3748 通過選擇 RFB 和 RREF 以yi及ji變bian壓ya器qi的de匝za數shu比bi來lai設she定ding輸shu出chu電dian壓ya。由you於yu始shi終zhong在zai二er極ji管guan電dian流liu零ling交jiao叉cha點dian上shang進jin行xing反fan射she輸shu出chu電dian壓ya的de采cai樣yang,因yin此ci負fu載zai調tiao節jie性xing能neng在zai邊bian界jie模mo式shi操cao作zuo中zhong得de到dao了le大da幅fu度du的de改gai善shan。LT3748 通常可提供 ±3% 的負載調節。
變壓器的選擇和設計考慮因素
就 LT3748 的成功應用而言,變壓器的規格和設計可能是最為關鍵的部分了。除了處理高頻隔離型電源變壓器設計的常見注意事項(實現低漏電感和緊密耦合)之(zhi)外(wai),還(hai)必(bi)須(xu)嚴(yan)格(ge)控(kong)製(zhi)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)匝(za)數(shu)比(bi)。由(you)於(yu)變(bian)壓(ya)器(qi)副(fu)端(duan)上(shang)的(de)電(dian)壓(ya)是(shi)由(you)主(zhu)端(duan)上(shang)的(de)采(cai)樣(yang)電(dian)壓(ya)推(tui)知(zhi)的(de),因(yin)此(ci)必(bi)須(xu)嚴(yan)格(ge)控(kong)製(zhi)匝(za)數(shu)比(bi)以(yi)確(que)保(bao)獲(huo)得(de)一(yi)致(zhi)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)。各(ge)變(bian)壓(ya)器(qi)之(zhi)間(jian) ±5% 的匝數比容差有可能在輸出電壓中產生超過 ±5% 的變化。幸運的是,大多數磁性元件製造商都能夠保證 ±1% 或更好的匝數比容差指標。
淩力爾特公司與主要的磁性元件製造商進行了合作,以生產供 LT3748使用的預設計型反激式變壓器。表 1是一張縮略表,羅列了一些推薦使用的市售變壓器,製造商為 Wurth Electronics和 Pulse Engineering 公司。完整列表請見 LT3748 的產品手冊。這些變壓器一般能夠承受 1,500VAC 的主端至副端擊穿電壓(持續時間為一分鍾)。也可以使用擊穿電壓更高的變壓器和定製變壓器。
LT3748 可以采用 LTspice 軟件(免費下載)與表 1 中所列的任意變壓器來建模。仿真電路包含的信息有:電路啟動的方式、其對於負載階躍的反應、以及電路內部不同點上的電壓波形。借助該軟件,可以很容易地完成設計變更並了解相關的變更對其電路性能的影響。
圖 3 示出了一款采用 LT3748 的演示電路板。該電路可接受一個範圍從 22V 至 75V 的 輸 入 電 壓, 並 在 高達 2.5A 的電流條件下產生一個隔離型12V 輸出。
結論
盡管隔離型反激式轉換器的設計並不簡單;但是除了采用模塊或複雜的分立式實現方案之外,如今我們有了一種替代方案。基於 LT3748 的電路無需光耦合器、副端基準電壓和光學驅動器,因而簡化了隔離型反激式轉換器的設計。該器件保持了主端至副端隔離(隻有一部分橫跨隔離勢壘)。容易購置的市售變壓器避免了采用定製變壓器的需要。LT3748 具有一個5V 至 100V 的工作輸入電壓範圍,並能夠提供高達 50W 左右的連續輸出功率,從而使其成為眾多安保 IP 攝像機應用的合適之選。
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