突破光耦合的溫度限制，實現(xiàn)功率密度非常高的緊湊型電源設(shè)計

時間：2021-08-19 15:23:47

關(guān)鍵字：功率密度光耦合電源設(shè)計

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[導(dǎo)讀]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(dǎo)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(guān)的控制。一般而言，無論是初級端的控制器還是次級端的控制器，在兩種架構(gòu)中都需要可越過電氣隔離進(jìn)行信號傳輸?shù)穆窂?，通常為光耦合?或光隔離器)。然而，它...

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(dǎo)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(guān)的控制。

一般而言，無論是初級端的控制器還是次級端的控制器，在兩種架構(gòu)中都需要可越過電氣隔離進(jìn)行信號傳輸?shù)穆窂剑ǔ?a href="/tags/光耦合" target="_blank">光耦合器(或光隔離器)。然而，它們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(fā)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(huán)路速度通常很慢。

近年來，針對該問題已開發(fā)出一些簡潔的解決方案，例如反激式控制器，通常用于需要對電源電壓進(jìn)行電氣隔離并且輸出功率低于60W的應(yīng)用中。它不直接測量輸出電壓，通過監(jiān)測初級端變壓器繞組兩端的電壓，可以得到有關(guān)實際輸出電壓足夠準(zhǔn)確的判據(jù)。其調(diào)節(jié)精度取決于應(yīng)用的常用條件，包括輸入和輸出電壓、負(fù)載變化和電壓變化。

對于許多應(yīng)用而言，±10%至±15%的調(diào)節(jié)精度已經(jīng)足夠。圖1所示為LT8301，由于集成了電源開關(guān)，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(wěn)壓器。

不過，對于需要更高輸出電壓控制精度的應(yīng)用，還有另一個有趣的解決方案——ADI面向市場推出的反激式控制器ADP1071，它包含一個采用iCoupler^?技術(shù)的完全集成式反饋路徑，圖2顯示了其僅需極少數(shù)量無源元件的電路。

ADP1071包含初級端控制器、可提高轉(zhuǎn)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(xiàn)非?？焖俚姆答伃h(huán)路。通過采用該解決方案，輸出電壓調(diào)節(jié)非常準(zhǔn)確，更重要的是非?？焖伲词乖谪?fù)載瞬變很大時也不例外，可允許的工作溫度高達(dá)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(xiàn)非常精確的調(diào)節(jié)。

其最大隔離電壓取決于所選變壓器以及開關(guān)穩(wěn)壓器IC采用的隔離技術(shù)，芯片的最大隔離電壓為5kV，已申請符合VDEV0884-10的增強絕緣分類等級。

上述兩款有趣的解決方案均可用于開發(fā)電氣隔離電源。根據(jù)應(yīng)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，由于它們不再受光耦合器85°C工作溫度的限制，LT8301與ADP1071可實現(xiàn)功率密度非常高的緊湊型電源設(shè)計。

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