低成本隔離式 3.3V 到 5V DC/DC 轉(zhuǎn)換器的分立設(shè)計(jì)

隔離式 3.3V 到 5V 轉(zhuǎn)換器通常用于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)中總線節(jié)點(diǎn)控制器由一個(gè) 3.3V 電源工作以節(jié)省電量，而總線電壓為 5V，以保證在遠(yuǎn)距離傳輸過(guò)程中的信號(hào)完整性并提供高驅(qū)動(dòng)能力。盡管市場(chǎng)上已經(jīng)有了 3.3V 到 5V 轉(zhuǎn)換的隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器組件，但集成的 3.3V 到 5V 轉(zhuǎn)換器仍然很難找到。即使找到，這些特定的轉(zhuǎn)換器（特別是那些具有穩(wěn)定輸出的轉(zhuǎn)換器）通常都有較長(zhǎng)的產(chǎn)品交付時(shí)間、價(jià)格相對(duì)昂貴并且一般都有一定的隔離電壓限制。

如果應(yīng)用要求 2 kV 以上的隔離電壓、60% 以上的轉(zhuǎn)換器效率或者標(biāo)準(zhǔn)組件可靠的有效性，那么分立設(shè)計(jì)就是一種能夠替代集成組件的低成本方案。分立 DC/DC 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是需要做大量的工作——選擇穩(wěn)定的振蕩器結(jié)構(gòu)和先斷后通電路，選擇可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)邏輯門有效驅(qū)動(dòng)的MOSFET，適宜實(shí)施溫度和長(zhǎng)期可靠性測(cè)試。所有這些努力都要花費(fèi)時(shí)間和資金。因此，在倉(cāng)促進(jìn)行這樣一個(gè)計(jì)劃以前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該考慮到下列事項(xiàng)：集成組件通常已通過(guò)溫度測(cè)試，并且擁有其他工業(yè)資質(zhì)。這些組件不僅僅是最可靠的解決方案，而且還擁有較快的上市時(shí)間。

不穩(wěn)定輸出轉(zhuǎn)換器每 1000 片的起售定價(jià)一般為 4.50 到 5.00 美元，而穩(wěn)定輸出的轉(zhuǎn)換器通常為此價(jià)格的兩倍，大約為 10.00 美元或更高。因此，合理的做法是購(gòu)買具有不穩(wěn)定輸出的轉(zhuǎn)換器，或者利用降壓電容對(duì)輸出進(jìn)行緩沖，或者將其送入低成本、低壓降穩(wěn)壓器 (LDO)，例如：TI 的 TPS76650。

圖 1 所示的分立 DC/DC 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)僅使用了一些現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)組件（例如：邏輯 IC 和 MOSFET 等），服務(wù)于變壓器驅(qū)動(dòng)器，以及一個(gè)用于穩(wěn)定輸出電壓的LDO。該電路使用許多通孔組件制成樣機(jī)，從而使其比集成組件的體積要大，但是由于使用TI的Little Logic™器件，板空間得到了極大縮減。

這種設(shè)計(jì)的主要好處是較少的材料清單 (BOM)，以及為 1 到 6kV 范圍隔離電壓選擇隔離變壓器的自由度。我們的目標(biāo)是：通過(guò)使變壓器驅(qū)動(dòng)器級(jí)為穩(wěn)定輸出全集成 DC/DC 轉(zhuǎn)換器和獨(dú)立變壓器驅(qū)動(dòng)器提供一款低成本的替代方案。

圖 1 隔離式 3.3V 到5V 推拉式轉(zhuǎn)換器