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利用无需光耦合器的反激式隔离电源解决设计难题

作者:时间:2012-02-08来源:网络收藏

 目前,简单性和高效率不再是反激式的可选项了,在这种情况下,能够不使用光器以提高性能无疑具有重要意义。光器通常用在低功率(10 W ~ 60 W)反激式的反馈环路中。副端电压基准和误差放大器驱动光器,将控制信号送回主端以进行电压调节和瞬态响应。这种方法除了器件密集,还由于在反馈环路中放置了一个光耦合器而引入了很多问题。

  反馈环路中的光耦合器工作时需要保持相对小的电流传输比(CTR)容限,电流传输比又常被称为增益。在0℃ ~ 70℃,一般光耦合器 CTR 的变化幅度可能达到 100%,因此光耦合器很难保持恰当的增益裕度和相位裕度。光耦合器随着时间的推移性能容易恶化。不要让过大的电流流过发光二极管,因为这会引起过早老化。由于过早老化导致的 CTR 变化可能会引起振荡或电源故障。此外,闭环电源系统的响应时间在很大程度上取决于光耦合器的响应时间。在最好的情况下,光耦合器会有几微秒的传输延迟。在远高于 100kHz 的典型工作频率上,光耦合器可能是闭环系统中响应速度最慢的器件。慢速控制环路意味着,在发生阶跃负载等瞬态事件时,输出电压会过度偏离标称值。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/177929.htm

图 1 示出了反激式转换器电路图,该电路基于反激式同步控制器 LT3825。这个电路具有输入欠压保护和输出短路保护功能。

LT3825 是一个电流模式开关控制器集成电路,专门用于采用同步整流的反激式无光耦合器隔离电源。电流模式工作改善电压瞬态抑制、提供简单环路补偿并具有固有的“内部”快速电流控制环路和较慢的“外部”电压控制环路。内部电流环路对主端和副端开关 MOSFET 施加逐周期的即时控制。LT3825控制 IC的工作方式与传统反激式电流模式开关类似,只是输出电压反馈是通过检测电源变压器绕组完成的。这减少了横跨隔离势垒而连接至电源变压器以及用于副端同步MOSFET的同步驱动变压器组件的数目。电源变压器需要在效率、最大功率输出、尺寸、耦合方式、漏电感、互绕组电容和最终成本之间取得平衡。方案所需输入和输出规格不同,平衡结果也不同。

图 1,基于 LT3825 的无光耦合器反激式转换器电路


  LT3825 具有一个独特的反馈放大器,该放大器在反激期间对电源变压器绕组电压采样,并这个电压控制反馈环路。用于反馈的电源变压器绕组可以是单独的绕组,也可以是主端反激绕组。采用上述任一方式都可获得相同的电压调节和快速瞬态响应。在主端绕组实现反馈时,还需要一个晶体管来降低检测电压。LT3825 内的专用反馈电路在反激脉冲期间读取返回的输出电压信息。然后这个电压与精确的内部基准比较,获得一个误差信号。这个误差信号用来调制 Q1 的接通时间,其调制方式就像调整输出电压一样。这种方法的一个重要优点是,输出电压信息在开关周期终止后,立即到达控制器。在基于光耦合器的常规中,仅光耦合器就产生几微秒的延迟,从而限制转换器的瞬态响应。当主端MOSFET开关Q1断开时,其漏极电压上升到高于VIN。主端 MOSFET 断开、副端同步 MOSFET Q2 接通时,发生反激。在反激期间,未驱动的变压器引脚电压由副端电压决定。


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