采用高穩(wěn)定性隔離誤差放大器的反激式電源

　　連接/參考器件

　　ADuM3190

　　2.5 kV rms隔離誤差放大器

　　ADP1621

　　恒頻電流模式升壓DC-DC控制器

　　評(píng)估和設(shè)計(jì)支持

　　電路評(píng)估板

　　CN-0342電路評(píng)估板(EVAL-CN0342-EB1Z)

　　設(shè)計(jì)和集成文件

　　原理圖、布局文件、物料清單

　　電路功能與優(yōu)勢(shì)

　　圖1所示電路是一種隔離式反激電源，采用線性隔離誤差放大器提供從副邊到原邊的反饋信號(hào)?；诠怦詈掀鞯慕鉀Q方案的傳遞函數(shù)是非線性的，隨時(shí)間和溫度而變化;隔離放大器則不同，其傳遞函數(shù)是線性的，非常穩(wěn)定，而且當(dāng)跨越隔離柵傳輸反饋信號(hào)時(shí)，失調(diào)和增益誤差極小。

　　整個(gè)電路采用5 V至24 V電源供電，因而可以配合標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)和汽車電源使用。采用5 V輸入和5 V輸出配置時(shí)，該電路的輸出能力高達(dá)1 A.

　　這款解決方案可以適應(yīng)于較高直流輸入電壓產(chǎn)生較低輸出電壓的隔離電源應(yīng)用場(chǎng)合，具有效率高、尺寸小等優(yōu)勢(shì)。包括10 W至20 W電信和服務(wù)器電源，對(duì)于此類電源，效率和印刷電路板(PCB)密度很重要，而且常常使用-48 V電源作為輸入。

　　圖1.反激式電源電路原理示意圖

　　電路描述

　　所用隔離放大器為ADuM3190，其內(nèi)置一個(gè)1.225 V基準(zhǔn)電壓源和一個(gè)單位增益帶寬積為10 MHz的誤差放大器。完整的模擬反饋環(huán)路還包括外部阻性分壓器(R1、R2、R3和R4)及補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(R9、C9和C10)。

　　ADuM3190兩端的輸入電源范圍均為3.0 V至20 V，內(nèi)部低壓差穩(wěn)壓器為基準(zhǔn)電壓源、誤差放大器和模擬隔離器提供穩(wěn)定的電源。

　　ADuM3190與分布式電源開放標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟(DOSA)的輸出電壓調(diào)整方法兼容。

　　ADP1621為反激電源提供脈寬調(diào)制(PWM)控制。利用外加NPN晶體管(Q2)，內(nèi)部5.5 V分流穩(wěn)壓器提供高輸入電源電壓的能力。ADP1621工作在電流模式下，且能進(jìn)行無損電流檢測(cè)，從而提供出色的線路和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。

　　設(shè)置輸出電壓

　　輸出電壓通過一個(gè)分壓器設(shè)置，該分壓器位將VOUT分壓后送入ADuM3190的-IN引腳。系統(tǒng)的輸出電壓由電阻分壓比設(shè)置。通過使用ADuM3190的內(nèi)置基準(zhǔn)電壓源，-IN引腳的調(diào)節(jié)電壓為1.225 V.

　　對(duì)于5 V輸出配置，電阻分壓器值為：R1 = 2 kΩ，R2 = 47 kΩ，R3 = 51 kΩ，R4 = 100 kΩ。

　　基準(zhǔn)電壓源

　　ADuM3190提供1.225 V內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源，其在-40°C至+125°C溫度范圍內(nèi)的額定精度為±1%.基準(zhǔn)電壓輸出引腳(REFOUT)可以連接到誤差放大器的+IN引腳，以便設(shè)置輸出電壓。當(dāng)需要較高精度或特殊輸出電壓時(shí)，必須使用其他基準(zhǔn)電壓源，+IN引腳也可以連接到外部基準(zhǔn)電壓源。

　　變壓器選擇

　　變壓器選擇很重要，因?yàn)樗鼪Q定了原邊電感的電流紋波。

　　本設(shè)計(jì)示例使用以下參數(shù)：

　　●VIN = 5 V

　　●VOUT = 5 V

　　●IOUTMAX = 1 A

　　●fSW = 200 kHz

　　●變壓器匝數(shù)比= 1：1

　　變壓器原邊平均電流ILAVG由下式得出：

　　其中：

　　ILOAD為負(fù)載電流。

　　D為最大負(fù)載電流下的占空比。

　　NS/NP為變壓器的匝數(shù)比。

　　輸出電壓為：

　　占空比(D)為50%，因?yàn)檩敵龊洼斎刖鶠? V，且變壓器匝數(shù)比為1：1.

　　原邊電感峰峰值紋波電流與電感值成反比：

　　其中：

　　fSW為開關(guān)頻率。

　　L為原邊電感值。

　　假設(shè)以連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)工作，原邊電感電流計(jì)算如下：

　　假設(shè)原邊紋波電流為變壓器原邊平均電流的50%，則電感值的合理選擇為：