隔離型反激式轉(zhuǎn)換器免光耦合器簡化設(shè)計(jì)

　　邊界模式操作縮減轉(zhuǎn)換器尺寸并改善調(diào)節(jié)性能

　　邊界模式控制是一種可變頻率電流模式開關(guān)方案。當(dāng)內(nèi)部電源開關(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/變壓器副端-主端匝數(shù)比” + “輸入電壓”。當(dāng)流過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比較器檢測到這一情況并重新接通開關(guān)，從而重復(fù)該循環(huán)。

　　邊界模式在每個(gè)周期的末端使副端電流歸零，因而使得寄生阻性壓降不會(huì)引起負(fù)載調(diào)節(jié)誤差。此外，主端反激式開關(guān)始終在零電流時(shí)接通，而且輸出二極管沒有反向恢復(fù)損耗。功率損失的這種減少使得反激式轉(zhuǎn)換器能夠在一個(gè)較高的開關(guān)頻率下運(yùn)作，這反過來又縮減了變壓器的尺寸(相比于較低頻率的替代設(shè)計(jì)方案)。圖3顯示出了SW電壓和電流以及輸出二極管中的電流。

　　圖 3：邊界模式中的反激式轉(zhuǎn)換器波形

　　由于始終在二極管電流零交叉點(diǎn)上進(jìn)行反射輸出電壓的采樣，因此負(fù)載調(diào)節(jié)性能在邊界模式操作中得到了大幅度的改善。LT3748通?？商峁?plusmn;3%的負(fù)載調(diào)節(jié)。

　　變壓器的選擇和設(shè)計(jì)考慮因素

　　就LT3748的成功應(yīng)用而言，變壓器的規(guī)格和設(shè)計(jì)可能是最為關(guān)鍵的部分了。除了處理高頻隔離型電源變壓器設(shè)計(jì)的常見注意事項(xiàng)(實(shí)現(xiàn)低漏電感和緊密耦合)之外，還必須嚴(yán)格控制變壓器的匝數(shù)比。由于變壓器副端上的電壓是由主端上的采樣電壓推知的，因此必須嚴(yán)格控制匝數(shù)比以確保獲得一致的輸出電壓。各變壓器之間±5%的匝數(shù)比容差有可能在輸出電壓中產(chǎn)生超過±5%的變化。幸運(yùn)的是，大多數(shù)磁性元件制造商都能夠保證±1%或更好的匝數(shù)比容差指標(biāo)。

　　凌力爾特公司與主要的磁性元件制造商進(jìn)行了合作，以生產(chǎn)供LT3748使用的預(yù)設(shè)計(jì)型反激式變壓器。這些變壓器一般能夠承受1500VAC的主端至副端擊穿電壓(持續(xù)時(shí)間為一分鐘)。也可以使用擊穿電壓更高的變壓器和定制變壓器。

　　另外，凌力爾特還提供了名為“LTspice”的免費(fèi)仿真軟件。

　　變壓器漏電感

　　在電源開關(guān)斷開之后，變壓器主端或副端上的漏電感會(huì)在主端上引發(fā)一個(gè)電壓尖峰。在必須消耗更多儲(chǔ)能的較高負(fù)載電流條件下，該電壓尖峰將變得愈發(fā)突出。通過變壓器繞組的緊密耦合可以最大限度地減小漏電感，并可通過讀出一個(gè)變壓器繞組上的電感(使其他繞組短路)來測量漏電感。

　　下面圖4中示出的簡單RCD(電阻器、電容器和二極管)箝位電路可防止漏電感尖峰超過功率器件的擊穿電壓。所有的LT3748應(yīng)用電路中都包括此電路，而肖特基二極管則因其快速接通時(shí)間而常常成為吸振器的最佳選擇。

　　圖 4：RCD 箝位電路

　　圖 5：LT3748 應(yīng)用電路的照片 (尺寸：38mm x 19mm x 9.5mm)

　　圖 5 示出了一款采用LT3748的演示電路板。該電路可接受一個(gè)范圍從22V至75V的輸入電壓，并在高達(dá)2.5A的電流條件下產(chǎn)生一個(gè)隔離型12V輸出。

　　結(jié)論

　　盡管隔離型反激式轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)對于設(shè)計(jì)工程師來說并不簡單，但是除了采用模塊或復(fù)雜的分立式實(shí)現(xiàn)方案之外，如今我們有了一種替代方案。基于LT3748的電路無需光耦合器、副端基準(zhǔn)電壓和電源變壓器的附加第三繞組，因而顯著地簡化了隔離型反激式轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)。該器件保持了主端至副端隔離