無需光耦合器的反馳式轉換器:現有選項

作者: ADI電源管理現場應用工程師Frederik Dostal

反馳式轉換器通常用於需要對電源電壓進行電氣隔離,並且傳輸功率相對較低的應用。輸出功率低於60 W時通常採用反馳式轉換器。

對於電氣隔離電源,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通。如果它位於次級端,則必須透過電氣隔離提供對初級端電源開關的控制。

無論是初級端的控制器還是次級端的控制器,在兩種架構中都需要可越過電氣隔離進行訊號傳輸的路徑。常用路徑為光耦合器(或光隔離器)。然而,它們都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,隔離式電源回饋迴路之速度通常很慢。近年來,針對該問題已開發出一些有效的解決方案。第一種解決方案是反馳式控制器,它不直接測量輸出電壓。透過監測初級端變壓器繞組兩端的電壓,可以得到有關實際輸出電壓足夠準確的判據。該調節精度取決於應用的常用條件,包括輸入和輸出電壓、負載變化和電壓變化。

不過,對於許多應用而言,±10%至±15%的調節精度已經足夠。圖1所示為 LT8301。由於整合了電源切換開關,並採用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於所用變壓器。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.無需隔離回饋路徑的LT8301反馳式穩壓器。

然而,對於需要更高輸出電壓控制精度的應用,另一個有趣的解決方案最近才剛剛上市。ADI公司向市場推出了一款反馳式控制器 ADP1071,它包含一個採用iCoupler® 技術的完全整合式回饋路徑。

圖2顯示了僅需極少數量被動元件的電路。ADP1071包含初級端控制器、可提高轉換效率的次級端主動整流控制器,以及完全整合式回饋路徑,可實現非常快速的回饋迴路。透過採用該解決方案,輸出電壓調節非常準確,更重要的是非常快速,即使在負載瞬變很大時也不例外。可允許的操作溫度高達125°C 晶片溫度。

圖2.ADP1071反馳式控制器具有整合式回饋路徑,可實現非常精準的調節。

其最大隔離電壓取決於所選變壓器以及開關穩壓器IC採用的隔離技術。晶片的最大隔離電壓為5 kV。已申請符合VDE V 0884-10的增強絕緣分類等級。

上述有趣的解決方案可用於開發電氣隔離電源。根據應用情況,無需回饋路徑的解決方案或具有完全整合式回饋路徑的解決方案都有可能是合適的。由於不再受光耦合器85°C 操作溫度的限制,因此可實現功率密度非常高的精小型電源設計。