反激式轉換器應用

實現(xiàn)與噪聲源電壓的接地分離是需要使用一個隔離式電源的原因之一。僅以醫(yī)學檢查照相機、牙科器械、睡眠和生命體征監(jiān)測儀等為例，它們均采用了顯示器，而這些顯示器會受到噪聲源電壓的不利影響。隔離型電源可提供接地分離，因而能夠消除引起顯示器異常的噪聲。

由于具有多個用于實現(xiàn)各種不同功能的PC電路板，因此較大的醫(yī)療系統(tǒng)（例如：CT掃描、血氣電解質分析儀和某些超聲波系統(tǒng)）通常采用一種分布式電源架構，并且一般向整個系統(tǒng)分配24V 或48V 總線電壓。為了提高可靠性并出于安全原因，大多數(shù)分布式電源架構都需要對總線到子系統(tǒng)的工作電壓進行隔離式DC/DC轉換，因為此類總線電壓能提供很大的電流。

反激式轉換器在隔離式DC/DC應用中得到了廣泛的使用。電源設計人員之所以勉強選擇反激式轉換器，是因為需要滿足低功率隔離要求，而并非因為這類轉換器易于設計。由于控制環(huán)路中眾所周知的右半平面零之原因，反激式轉換器存在穩(wěn)定性問題，而且由于必須驅動一個用于輸出電壓反饋的光耦合器還會使該問題進一步復雜化。此外，反激式轉換器需要專門花費大量的時間進行變壓器的設計，而市售變壓器的選擇范圍往往有限，很有可能需要定制變壓器，這就導致事情變得更加復雜了。最近在電源轉換器技術領域取得的進步已經(jīng)使更低功率的隔離式轉換器更容易設計。凌力爾特公司(Linear)近期推出的LT8300 隔離型反激式轉換器就解決了許多此類的反激式設計問題。

簡單的反激式IC設計

LT8300 免除了增設光耦合器、副端基準電壓和電源變壓器附加第三繞組的需要，同時僅用一個電源變壓器就能保持主端與副端的隔離，而這個電源變壓器必須橫跨隔離勢壘。LT8300 運用了一種主端檢測方案，該方案能通過反激式變壓器主端開關節(jié)點波形來檢測輸出電壓。在開關斷開期間，輸出二極管負責向輸出端提供電流，而輸出電壓被反射至反激式變壓器的主端。開關節(jié)點電壓的數(shù)值是輸入電壓與反射輸出電壓之和（LT8300能夠重構和調節(jié)）。圖1示出了采用LT8300和僅7個外部組件的反激式轉換器的原理圖。

LT8300 采用小型5引腳SOT-23封裝，可接受5V至100V的輸入電壓，這無需串聯(lián)降壓電阻器就可直接加到該IC上。由于具備高電壓內(nèi)置LDO，而且SOT-23封裝上的VIN和SW引腳具固有的額外間距，所以該器件能采用高輸入電壓可靠地運作。此外，其內(nèi)置的260mA、150V 內(nèi)部DMOS 電源開關允許該器件提供高達2W的輸出功率。
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主端輸出電壓檢測

通過檢測變壓器主端上的輸出電壓，LT8300 無需增設光耦合器或額外的變壓器繞組。當功率晶體管關斷時，在主端開關節(jié)點 （SW 引腳） 波形上可準確地測量輸出電壓，如圖2 所示，其中 N 為變壓器的匝數(shù)比，VIN 是輸入電壓，VC 為最高箝位電壓。


以邊界模式運作時，負載調節(jié)性能優(yōu)異，因為反射的輸出電壓始終在二極管電流過零時采樣。LT8300 通?？商峁﹥?yōu)于±2% 的負載調節(jié)，如圖3 所示。


變壓器選擇和設計考慮因素

變壓器規(guī)格和設計很可能是成功應用LT8300最關鍵的部分。凌力爾特一直與領先的磁性元件制造商合作，以生產(chǎn)可與LT8300一起使用的預設計反激式變壓器，這些變壓器來自 Wurth Electronik、Pulse Engineering 和 BH Electronics 公司。LT8300 數(shù)據(jù)表中列出了所有推薦使用的變壓器。

在醫(yī)療系統(tǒng)中，電源隔離可以用來擺脫有噪聲的電源電壓，在分布式電源架構中也需要電源隔離?；贚T8300的電路無需光耦合器，簡化了隔離型反激式轉換器的設計，并且可以方便地購得現(xiàn)成有售的變壓器，而不需定制變壓器。在5V至100V的輸入電壓范圍內(nèi)，LT8300可提供高達2W的輸出功率，適用于種類繁多的醫(yī)療、工業(yè)、電信和數(shù)據(jù)通信應用。

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