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

　　評估和設計支持

　　電路評估板

　　CN-0342電路評估板(EVAL-CN0342-EB1Z)

　　設計和集成文件

　　原理圖、布局文件、物料清單

　　電路功能與優(yōu)勢

　　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?；诠怦詈掀鞯慕鉀Q方案的傳遞函數(shù)是非線性的，隨時間和溫度而變化;隔離放大器則不同，其傳遞函數(shù)是線性的，非常穩(wěn)定，而且當跨越隔離柵傳輸反饋信號時，失調(diào)和增益誤差極小。

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

　　這款解決方案可以適應于較高直流輸入電壓產(chǎn)生較低輸出電壓的隔離電源應用場合，具有效率高、尺寸小等優(yōu)勢。包括10 W至20 W電信和服務器電源，對于此類電源，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1.225 V基準電壓源和一個單位增益帶寬積為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)及補償網(wǎng)絡(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準聯(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，且能進行無損電流檢測，從而提供出色的線路和負載瞬態(tài)響應。

　　設置輸出電壓

　　輸出電壓通過一個分壓器設置，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置。通過使用ADuM3190的內(nèi)置基準電壓源，-IN引腳的調(diào)節(jié)電壓為1.225 V.

　　對于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。

　　基準電壓源

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

　　變壓器選擇

　　變壓器選擇很重要，因為它決定了原邊電感的電流紋波。

　　本設計示例使用以下參數(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為負載電流。

　　D為最大負載電流下的占空比。

　　NS/NP為變壓器的匝數(shù)比。

　　輸出電壓為：

　　占空比(D)為50%，因為輸出和輸入均為5 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。

　　假設以連續(xù)導通模式(CCM)工作，原邊電感電流計算如下：

　　假設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：