反激式轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)化隔離式電源設(shè)計(jì)

邊界模式控制是一種可變頻率電流模式開(kāi)關(guān)方案。當(dāng)內(nèi)部電源開(kāi)關(guān)接通時(shí)，變壓器電流增加，直至達(dá)到其預(yù)設(shè)電流限值設(shè)定點(diǎn)為止。SW 引腳上的電壓上升至“輸出電壓除以變壓器副端-主端匝數(shù)比” + “輸入電壓”。當(dāng)流過(guò)二極管的副端電流減小至零時(shí)，SW引腳電壓下降至低于 VIN。內(nèi)部 DCM 比較器檢測(cè)到這一情況并重新接通開(kāi)關(guān)，從而重復(fù)該循環(huán)。

在每個(gè)周期結(jié)束時(shí)，邊界模式使副端電流返回到零，從而產(chǎn)生了不會(huì)引起負(fù)載調(diào)節(jié)誤差的寄生電阻壓降。此外，主反激開(kāi)關(guān)總是在電流為零時(shí)接通，而輸出二極管沒(méi)有反向恢復(fù)損耗。這種功耗降低允許反激式轉(zhuǎn)換器以相對(duì)較高的開(kāi)關(guān)頻率工作，與更低頻率的可替代設(shè)計(jì)相比，這反過(guò)來(lái)又減小了變壓器尺寸。圖 3 顯示了 SW 電壓和電流以及輸出二極管的電流。

圖 3：在邊界模式工作時(shí)的反激式轉(zhuǎn)換器波形

SW VOLTAGE：SW 電壓

SW CURRENT：SW 電流

DIODE CURRENT：二極管電流

以邊界模式工作時(shí)，負(fù)載調(diào)節(jié)非常好，因?yàn)榉瓷涞妮敵鲭妷菏冀K在二極管電流過(guò)零時(shí)采樣。LT8300 一般提供好于 ±2% 的負(fù)載調(diào)節(jié)，如圖 4 所示。

圖 4：圖 1 所示原理圖的負(fù)載和電壓調(diào)節(jié)曲線(xiàn)

Output Load and Line Regulation：輸出負(fù)載和電壓調(diào)節(jié)

OUTPUT VOLTAGE：輸出電壓

LOAD CURRENT：負(fù)載電流

變壓器選擇以及設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的問(wèn)題

變壓器規(guī)格和設(shè)計(jì)也許是成功應(yīng)用 LT8300 最關(guān)鍵的部分。除了低泄漏電感和緊耦合等涉及高頻隔離式電源變壓器設(shè)計(jì)的常規(guī)注意事項(xiàng)，變壓器的匝數(shù)比也必須嚴(yán)格控制。因?yàn)樽儔浩鞲倍松系碾妷菏峭ㄟ^(guò)在主端采樣所得的電壓推斷的，所以匝數(shù)比必須嚴(yán)格控制，以確保一致的輸出電壓。

凌力爾特一直與領(lǐng)先的磁性元件制造商合作，以生產(chǎn)可與 LT8300 一起使用的預(yù)設(shè)計(jì)反激式變壓器。表 1 顯示了一部分推薦使用和現(xiàn)成有售的變壓器，這些變壓器分別來(lái)自 Wurth Elektronik、Pulse Engineering和 BH Electronics 公司。LT8300 數(shù)據(jù)表中列出了所有推薦使用的變壓器。這些變壓器一般能在持續(xù) 1 分鐘的時(shí)間內(nèi)承受 1500VAC 的主端至副端擊穿電壓。還可以使用更高的擊穿電壓和定制變壓器。

表 1：可與 LT8300 一起使用和現(xiàn)成有售的變壓器

在 www.linear.com.cn/LTspice 下載一個(gè)免費(fèi)的 LTspice 軟件，就可以用表 1 中所列的任何變壓器建立一個(gè) LT8300 電路的模型了。這種仿真產(chǎn)生能夠?qū)崿F(xiàn)的結(jié)果，有助于使這類(lèi)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)更容易，并可進(jìn)一步確認(rèn)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)。該仿真電路包括的信息有：電路如何啟動(dòng);就不同輸入電壓而言，電路對(duì)負(fù)載步進(jìn)的反應(yīng)。要進(jìn)行修改以及查看對(duì)電路性能的影響都很容易。

結(jié)論

在醫(yī)療系統(tǒng)中，可以運(yùn)用電源隔離來(lái)擺脫有噪聲的電源電壓，在分布式電源架構(gòu)中也需要電源隔離，以實(shí)現(xiàn)安全工作?；?LT8300 的電路無(wú)需光耦合器、副端參考電壓以及無(wú)需電源變壓器額外提供第三個(gè)繞組，因而簡(jiǎn)化了隔離型反激式轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)。這款器件僅用一個(gè)跨隔離勢(shì)壘的組件，就保持了主端至副端隔離?？煞奖愕刭I(mǎi)到現(xiàn)成有售的變壓器，并不需要定制變壓器。LT8300 在 5V 至 100V 的輸入電壓范圍內(nèi)工作，提供高達(dá) 2W 的輸出功率，從而使其非常適用于種類(lèi)繁多的醫(yī)療、工業(yè)、電信和數(shù)據(jù)通信應(yīng)用。