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利用无光反激转换器芯片简化隔离式DC/DC转换器的设计-方案运用

时间:2023-08-06 03:37:00

除了用于电信和数据通信系统外,许多其他噪声敏感应用也需要隔离直流输出,如汽车充电,各种电子负载的中间总线电压和工业输入。虽然反激式拓扑结构在隔离式/DC应用中很受欢迎,但由于其相对简单且与其他隔离拓扑结构相比成本低,因此设计传统的反激并不容易,因为变压器需要精心设计,并且环路补偿可能很复杂。此外,它需要一个光耦合器或额外的绕组,用于从次级侧反馈输出电压,以保持输出精度。

光耦合器的传播延迟,老化和增益变化进一步使环路补偿和反激转换器的稳定性变得复杂,同时限制了转换器的瞬态响应。此外,合器消耗功率并增加电源的成本和物理尺寸。设计具有额外绕组的高性能变压器可能需要花费大量时间,因为现成的变压器选择有限。最后,使用额外的绕组会增加变压器的物理尺寸和成本。

幸运的是,最近功率转换技术的进步使得低功耗隔离转换器更容易设计。通过采用初级侧感应方案并在边界模式下运行转换器,凌力尔特公司的无光反激转换器(如LT3574和LT8300)通过消除对光耦合器,外部的需求,简化了反激式转换器的设计,次级侧和额外的变压器绕组。它的边界模式是一种可变频率,电流模式,控制开关方案(稍后会更多),也可以改善整个线路,负载和温度范围的调节。据Linear介绍,与等效连续导通模式(CCM)设计相比,边界模式还允许使用更小的变压器。这些反激式解决方案在隔离电源中很受欢迎,电源范围从不到一瓦到几十瓦不等。

初级侧检测

专为隔离式反激式架构而设计,单片LT3574可在3 V至40 V的输入电源电压下工作,无需外部电源开关即可提供高达3 W的输出功率,因为它集成了片内0.65 A,60 V NPN功率晶体。输出电压很容易设置,两个外部连接到RFB和RREF引脚,变压器匝数比如图1所示。

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图1:无光反激转换器的输出电压可通过两个外部电阻和变压器匝数比轻松设置。

根据LT3574数据表中的描述,在功率晶体管关断期间,初级侧开关节点波形处精确测量输出电压(图2),其中N是变压器的匝数比,VIN是输入电压,VC是最大钳位电压。反向转换器在次级侧电流减小到零后立即打开其内部开关,并在开关电流达到预定义的电流限制时关闭。因此,器件始终在连续导通模式(CCM)和非连续导通模式(DCM)的转变下工作,通常称为边界模式或临界导通模式。

利用无光反激转换器芯片简化隔离式DC/DC转换器的设计

图2:初级侧开关节点波形。

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