全球通訊！好用的電氣隔離方法推薦

作者：ADI現場應用工程師Frederik Dostal

(資料圖片)

許多電路都需要電氣隔離。為了達到電氣隔離的目的，人們通常會使用變壓器。在各類不同的拓撲結構中也會看到利用變壓器來傳輸電能的身影。其中，反激式轉換器是一種廣泛使用的電路類型，尤其適用于大約50W或更低的功率。

圖1顯示了簡單的反激式轉換器的原理圖。當開關S1接通時，反激式轉換器將電能存儲在變壓器線圈T1中。當S1斷開時，存儲在線圈中的電能經由T1的次級繞組，再經由續流二極管D1傳輸至輸出。

圖1.反激式轉換器的原理圖

從圖1可以看出，除了電源路徑，還需要反饋路徑（綠色所示）。該路徑用于準確調節輸出電壓。遺憾的是，這個反饋路徑是相當復雜的，因為反饋信號也必須通過電氣隔離器進行傳輸。為此，可以使用光耦合器或數字隔離器模塊，例如ADuM3190。反饋信號也可以在初級側進行檢測，在這種情況下，無需對反饋路徑進行電氣隔離。

使用ADI提供的無光耦產品平臺中的轉換器，可以輕松構建小型電氣隔離反激式電路。圖2顯示LT8301，其輸入電壓高達42V，最大開關電流為1.2A。在圖2所示的電路中，沒有從輸出電壓回流至初級側開關穩壓器的反饋路徑。但是，通過變壓器提供了一個隱藏的內部反饋路徑。在初級側開關斷開期間，測量通過變壓器的初級繞組反射回來的電壓。這樣就可以獲取有關初級側輸出電壓狀態的準確信息。

圖2.采用無光耦LT8301構建的高度緊湊、易于使用的反激式轉換器電路

除了這個電氣隔離解決方案，還可以使用另一種非常不錯的方式來構建電氣隔離反激式電路。此技術如圖3所示。它被稱為隔離降壓轉換器。

圖3.采用MAX17681的隔離降壓轉換器

一般反激轉換器和隔離降壓轉換器之間的主要區別在于初級變壓器繞組和地之間的電容C_BUCK。在MAX17681中，變壓器的初級繞組由半橋驅動。這意味著，MAX17681具有高端和低端開關。在無光耦反激式轉換器（圖2）中，只包含一個開關，位于變壓器的初級繞組和地之間。

隔離降壓轉換器可以視為一個簡單的降壓轉換器，具有耦合電感，因此可產生隔離電壓。圖3中的藍線表示降壓轉換器。C_BUCK的電壓對應這個集成式降壓轉換器的調節電壓。

這兩種電氣隔離開關穩壓器概念都無需通過光耦合器進行信號反饋。那么每種解決方案的優點是什么呢？

總體來看，無光耦轉換器（圖2）無需使用大型初級側旁路電容(C_BUCK)，由一個開關從內部驅動。隔離降壓轉換器的優點在于：可額外提供一個精密調節的初級側電壓。例如，它可以用在系統中為初級側電路的電子器件提供電能。在設置時，必須確保在使用具有對應匝數比的變壓器時，能夠生成所需的電氣隔離電壓V_OUT2。

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Frederik Dostal曾就讀于德國埃爾蘭根大學微電子學專業。他于2001年開始工作，涉足電源管理業務，曾擔任各種應用工程師職位，并在亞利桑那州鳳凰城工作了4年，負責開關模式電源。他于2009年加入ADI公司，并在慕尼黑ADI公司擔任電源管理現場應用工程師。

關鍵詞： 輸出電壓 初級繞組 解決方案 反饋信號 光耦合器