微功率隔離電源設(shè)計

　　1.3隔離電源繞組

　　電路的主要特色是提供了一個隔離的供電繞組，它采用了在DC/DC輸出儲能電感上"竊"電的方法。如圖1所示，L2就是這個隔離電源的供電線圈。由于這組隔離電源是在DC/DC的儲能線圈上加載的副線圈，結(jié)構(gòu)為開環(huán)形式，因此它的輸出穩(wěn)定性相對比較差，在整體設(shè)計時必須從多角度統(tǒng)籌考慮，才能夠獲得滿意的效果。

　　首先要確定它的輸出功率。由于采用在儲能線圈上"竊"電的方法，它的輸出功率是受限制的，只能小于原邊輸出功率。這組隔離電源輸出在具體變送器應(yīng)用時主要為傳感器轉(zhuǎn)換電路、前端A/D轉(zhuǎn)換器和隔離電路供電。差動電容傳感器、熱電偶傳感器及熱電阻等傳感器的模擬測量電路耗電是μA級的，前端A/D一般采用多積分型或者Σ-Δ型A/D，耗電小于1mA，低功耗光電隔離整體也能夠作到1mA以下。因此，隔離繞組只要保證能提供3mA的電流就能夠滿足實際需要，已經(jīng)計算出在無副繞組情況下，電路最大輸出為816mA，顯然在有副繞組的情況下，完全可以為它提供3mA電流。

　　其次，隔離繞組由于采用開環(huán)結(jié)構(gòu)，原邊負載的變化直接影響副邊的穩(wěn)定性，因此電路在實際使用時，要求原邊的電路系統(tǒng)在運行時需要盡可能保證功耗的穩(wěn)定性，盡量避免對功耗比較大的器件使用工作/休眠輪換的方式。電路能夠為原邊提供最大5mA的使用電流，完全能夠滿足常用微功耗MCU控制系統(tǒng)的工作，不需要使用休眠方式，這樣做還能夠獲得最大的系統(tǒng)運行速度。

　　最后，由于隔離電源繞組主要為前端小信號模擬電路供電，對電源的質(zhì)量要求較高，因此設(shè)計時將低壓差線性穩(wěn)壓器和DC/DC轉(zhuǎn)換器配合使用。將經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換的輸出低電壓經(jīng)過低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)的降噪和穩(wěn)壓處理，這樣取長補短，既可以提高供電效率，又可滿足紋波電壓小的要求，具體LDO采用了MAX1726芯片[5]，它的工作電流僅2μA，輸出為313V.穩(wěn)壓前的輸出幅度取決于原邊的輸出功率和L2的電感量，經(jīng)試驗確定，L2為3mH，當原邊電流在3~5mA之間變化，副邊電流為2mA時，穩(wěn)壓前電壓在318~418V之間波動，滿足LDO穩(wěn)壓對輸入的要求。

　　2.結(jié)論

　　兩線制變送器隔離式電源具有使用溫度范圍寬、輸入電壓范圍寬、輸出效率高、集成度高、隔離性能好、體積小、成本低等特點，是一種穩(wěn)定可靠的兩線制變送器電源，能夠滿足各種具有復(fù)雜要求的兩線制變送器的使用。該電源目前已經(jīng)在一體化智能溫度變送器上獲得應(yīng)用，經(jīng)過長時間的現(xiàn)場應(yīng)用考驗，性能優(yōu)良，完全達到了隔離型兩線制變送器的使用要求。