電源設計人員經(jīng)常使用隔離式 DC/DC 轉換器來實現(xiàn)電流隔離、滿足安全要求并增強抗噪能力。在設計隔離式 DC/DC 轉換器時,輸出電壓調節(jié)精度是要考慮的眾多設計目標之一,所需的電平可能因應用而異。在某些情況下優(yōu)于 ±5% 的總體電壓調節(jié)就足夠了,而在其他情況下可能需要 ±10%。
隔離式 DC/DC 轉換器的許多電源管理拓撲和調節(jié)方案在電壓調節(jié)精度方面差異很大。例如,閉環(huán)隔離式 DC/DC 轉換器的反饋和控制如圖 1 所示。
圖 1. 閉環(huán)隔離式 DC/DC 轉換器的反饋和控制。
在此示例中,變壓器用于將輸出與功率級的輸入電隔離。在閉環(huán)隔離式 DC/DC 轉換器中,反饋電路檢測輸出電壓并通過將檢測到的電壓與電壓基準進行比較來產生誤差。然后使用該誤差來調整控制變量,例如占空比,以補償輸出偏差。初級側和次級側的控制電路之間的電流隔離也是必不可少的。這種隔離可以通過使用變壓器或光耦合器來實現(xiàn)。假設基準電壓在溫度變化時是精確且穩(wěn)定的,調節(jié)精度主要取決于輸出電壓檢測精度。換言之,V SENSE與 V OUT的相似程度如何。
就輸出電壓調節(jié)精度而言,隔離式 DC/DC 解決方案分為三類之一:穩(wěn)壓、非穩(wěn)壓和半穩(wěn)壓。
· LM5001或LM5022等穩(wěn)壓隔離式 DC/DC 轉換器直接在次級側檢測和調節(jié)輸出電壓。光耦合器或數(shù)字隔離器用于將控制信號從次級側傳輸?shù)匠跫墏?。穩(wěn)壓隔離式 DC/DC 轉換器可提供 ±3% 至 ±5% 范圍內的精確調節(jié)。
· 非穩(wěn)壓隔離式 DC/DC 轉換器也稱為開環(huán)隔離式 DC/DC 轉換器。在具有固定 50% 占空比的推挽式轉換器的典型情況下,通過選擇正確的變壓器匝數(shù)比來實現(xiàn)所需的輸出電壓。這種開環(huán)轉換器既不需要反饋電路也不需要信號隔離器,而且它的輸出電壓不會針對輸入電壓或負載電流進行補償。該解決方案的優(yōu)點是成本低且簡單。一個缺點是 VOUT 將與 VIN 變化成比例變化。
· 半穩(wěn)壓隔離式 DC/DC 轉換器還包括一個反饋電路,但它不直接檢測和調節(jié)輸出。相反,它會感應電壓,該電壓類似于次級側的輸出電壓,但通常以初級輸入電壓為參考。在這種情況下,半穩(wěn)壓轉換器可以實現(xiàn)與穩(wěn)壓轉換器一樣精確的輸出電壓,但它不需要光耦合器。一個例子是使用LM5017或LM5160的 TI 的 Fly-Buck? 。
LM5001高壓開關模式穩(wěn)壓器具有實現(xiàn)高效高壓升壓、反激、SEPIC和正激變換器所需的所有功能,只需很少的外部組件。這種易于使用的穩(wěn)壓器集成了75伏N溝道MOSFET和1安峰值電流限制。電流模式控制提供固有的簡單回路補償和線電壓前饋,以更好地抑制輸入瞬變。開關頻率由單個電阻器設置,可編程高達1.5 MHz。振蕩器也可以與外部時鐘同步。其他保護功能包括:電流限制、熱關機、欠壓鎖定和遠程關機功能。
LM5017是一款100-V、600 mA同步降壓穩(wěn)壓器,集成了高側和低側MOSFET。LM5017中采用的恒定開啟時間(COT)控制方案不需要回路補償,提供出色的瞬態(tài)響應,并實現(xiàn)非常高的降壓比。接通時間與輸入電壓成反比,從而在輸入電壓范圍內產生幾乎恒定的頻率。高壓啟動調節(jié)器為IC內部操作和集成門驅動器提供偏置電源。峰值電流限制電路可防止過載情況。欠壓鎖定(UVLO)電路允許獨立編程輸入欠壓閾值和滯后。其他保護功能包括熱關機和偏置電源欠壓鎖定(V-CC UVLO)。
LM5160/A是一款具有集成式高側和低側MOSFET的65V 2A同步降壓轉換器。自適應恒定導通時間控制方案無需環(huán)路補償,可在快速瞬態(tài)響應下支持高降壓比。內部反饋放大器保持著整體工作溫度范圍±1%的輸出電壓調節(jié)度。導通時間與輸入時間成反比,其結果是切換頻率接近恒定。峰谷電流限制電路可防御過載情況。欠壓鎖定(EN/UVLO)電路提供可獨立調節(jié)的輸入欠壓閾值和遲滯。LM5160/A通過FPWM引腳進行編程,以在從空載到滿載過程中采用連續(xù)傳導模式(CCM)或在輕負載時自動切換至斷續(xù)傳導模式(DCM),從而實現(xiàn)更高的效率。強制CCM運行支持使用耦合電感器的多輸出隔離式Fly-Buck應用 。LM5160A具有與LM5160相同的 特性 和引腳配置。在降壓或Fly-Buck應用中,LM5160A的VCC引腳可連接外部偏置 電源。這一附加功能可降低IC功耗并提高高輸入電壓時的效率。





