隔離型反激式轉(zhuǎn)換器免光耦合器簡化設(shè)計

在隔離型DC/DC應(yīng)用中廣泛使用反激式轉(zhuǎn)換器已有多年，然而，它們卻未必是設(shè)計人員的首選。電源設(shè)計師選用反激式轉(zhuǎn)換器并不是因為它們可降低設(shè)計難度，而是迫于較低功率隔離要求的壓力，實乃不情愿之舉。由于控制環(huán)路中眾所周知的右半平面零點的原因，反激式轉(zhuǎn)換器存在穩(wěn)定性問題，而且光耦合器的傳播延遲、老化和增益變化還會使該問題進一步復(fù)雜化。此外，反激式轉(zhuǎn)換器還需要專門花費大量的時間進行變壓器的設(shè)計，而由于可供選擇的市售變壓器品種有限且有可能需要定制變壓器，所以導(dǎo)致此項設(shè)計工作變得愈發(fā)復(fù)雜。不過，凌力爾特公司近期發(fā)布的LT3748隔離型反激式控制器解決了此類反激式設(shè)計的諸多難題。

　　新型反激式IC簡化了設(shè)計

　　首先，LT3748免除了增設(shè)光耦合器、副端基準電壓和電源變壓器附加第三繞組的需要，同時保持了主端與副端之間的隔離(只有一部分必須橫跨隔離勢壘)。LT3748運用了一種主端檢測方案，該方案能通過反激式變壓器主端開關(guān)節(jié)點波形來檢測輸出電壓。在開關(guān)斷開期間，輸出二極管負責(zé)向輸出端提供電流，而輸出電壓被反射至反激式變壓器的主端。開關(guān)節(jié)點電壓的數(shù)值是輸入電壓與反射輸出電壓之和 (LT3748 能夠重構(gòu))。這種輸出電壓反饋技術(shù)在整個線路電壓輸入范圍、溫度范圍以及一個 2% 至 100% 的負載范圍內(nèi)實現(xiàn)了優(yōu)于 ±5% 的總調(diào)節(jié)準確度。圖 1 示出了一款采用 LT3748 的反激式轉(zhuǎn)換器原理圖。

　　圖 1：采用主端輸出電壓檢測的 LT3748 反激式轉(zhuǎn)換器

　　LT3748 可接受一個 5V 至 100V 的輸入電壓，處于該范圍內(nèi)的輸入電壓可以直接施加至 IC，而無需使用一個串聯(lián)降壓電阻器。由于具有高電壓板上 LDO 并采用 MSOP-16 封裝 (去掉了 4 個引腳以實現(xiàn)額外的高壓引腳間隔)，因此該器件能在高輸入電壓條件下可靠運作。另外，這款器件的板上柵極驅(qū)動器可為一個外部 NPN 電源開關(guān)供電，使得它能夠提供高達 50W 左右的功率 (其最大輸出功率取決于外部組件選擇、輸入電壓范圍和輸出電壓)。

　　此外，LT3748 所運用的邊界模式操作進一步簡化了系統(tǒng)設(shè)計，并縮減了總體轉(zhuǎn)換器的外形尺寸和占板面積。LT3748 反激式轉(zhuǎn)換器在副端電流減小至零之后立即接通其內(nèi)部開關(guān)，并在開關(guān)電流達到預(yù)定電流限值時關(guān)斷。于是，它始終工作在連續(xù)導(dǎo)通模式 (CCM) 和不連續(xù)導(dǎo)通模式 (DCM) 的轉(zhuǎn)換之時，這通常被稱為邊界模式或臨界導(dǎo)通模式。該器件的其他特點包括可編程軟起動、可調(diào)電流限值、欠壓閉鎖和溫度補償。輸出電壓由變壓器匝數(shù)比以及兩個與 RFB 和 RREF 引腳相連的外部電阻器設(shè)定。

　　主端輸出電壓檢測

　　隔離型轉(zhuǎn)換器的輸出電壓檢測通常需要一個光耦合器和副端基準電壓。光耦合器用于通過光鏈路來傳送輸出電壓反饋信號，同時保持隔離勢壘。然而，光耦合器傳輸比會隨著溫度和老化而有所改變，從而使其準確度下降。光耦合器還引入了一個傳播延遲，進而導(dǎo)致較慢的瞬態(tài)響應(yīng) (因部件的不同可能是非線性的)，這還會造成一款設(shè)計在不同的電路中表現(xiàn)出不同的特性。也可以采用一種使用附加變壓器繞組 (用于實現(xiàn)電壓反饋) 的反激式設(shè)計，以代替光耦合器對反饋環(huán)路實施補償。然而，這個附加的變壓器繞組會增加變壓器的尺寸和成本。

　　LT3748 通過檢測變壓器主端上的輸出電壓免除了增設(shè)一個光耦合器或附加變壓器繞組的需要。如圖2所示，輸出電壓可在功率晶體管關(guān)斷期間的主端開關(guān)節(jié)點波形上準確地測量，其中的N為變壓器的匝數(shù)比，VIN為輸入電壓，而VC為最大箝位電壓。

　　圖 2：典型的開關(guān)節(jié)點波形