凌力爾特公司電 源產(chǎn)品部 高級產(chǎn)品市場 工程師 Bruce Haug

引言

曾經(jīng)需要一個簡單的低功率隔離式內(nèi)務(wù)處理電源、又不想買現(xiàn)成有售的磚或模塊嗎？制造或購買決策取決于很多因素，但是簡單性、解決方案尺寸、價格和性能對于走哪條路有重大影響。包括某些醫(yī)療系統(tǒng)在內(nèi)的幾種類型應(yīng)用需要具備輸入至輸出隔離的電源。

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 (特別是在醫(yī)療設(shè)備中) 的原因之一。僅以醫(yī)用檢查照相機(jī)、牙科器械、睡眠和生命體征監(jiān)測儀等為例，它們都采用了顯示器，而這些顯示器會受到噪聲源電壓的不良影響。隔離式電源可提供接地分離，從而能夠消除導(dǎo)致顯示異常的噪聲。

較大型的醫(yī)療系統(tǒng) (例如: CT 掃描、血氣電解質(zhì)分析儀和一些超聲系統(tǒng)) 由于有多個 PC 電路板用于各種不同的功能，所以一般采用分布式電源架構(gòu)，并且通常向整個系統(tǒng)分配 24V 或 48V 總線電壓。為了提高可靠性并出于安全原因，分布式電源架構(gòu)通常需要對總線到子系統(tǒng)的工作電壓進(jìn)行隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換。這種類型的總線電壓能提供很大的電流，而且需要隔離以防止在短路故障情況下可能導(dǎo)致的危險。

很多年來，反激式轉(zhuǎn)換器一直廣泛用于隔離式 DC/DC 應(yīng)用。不過，這類轉(zhuǎn)換器未必是設(shè)計師的首選。電源設(shè)計師之所以被迫選擇反激式轉(zhuǎn)換器，是因為需要滿足功率較低的隔離需求，而不是因為這類轉(zhuǎn)換器易于設(shè)計。由于控制環(huán)路中眾所周知的右半平面零點之原因，反激式轉(zhuǎn)換器存在著穩(wěn)定性問題，而且光耦合器的傳播延遲、老化和增益變化還會使該問題更加復(fù)雜。

此外，使用反激式轉(zhuǎn)換器時，需要花費大量時間來設(shè)計變壓器，而通常現(xiàn)成有售的變壓器可選范圍有限，可能需要定制變壓器，這就使事情更加復(fù)雜了。較近在電源轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域取得的進(jìn)步已經(jīng)使更低功率的隔離式轉(zhuǎn)換器更容易設(shè)計。凌力爾特公司較近推出的 LT8300 隔離型反激式轉(zhuǎn)換器就解決了很多這類反激式設(shè)計的問題。

簡單的反激式 IC 設(shè)計

LT8300 免除了增設(shè)光耦合器、副端基準(zhǔn)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可保持主端和副端隔離，而這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(guān)節(jié)點波形來檢測輸出電壓。在開關(guān)斷開期間，輸出二極管負(fù)責(zé)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(guān)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(gòu))。這種輸出電壓反饋方法在整個電壓、負(fù)載和溫度范圍內(nèi)，可產(chǎn)生好于 ±5% 的總體穩(wěn)定度。圖 1 顯示了采用 LT8300 和僅 7 個外部組件的反激式轉(zhuǎn)換器的原理圖。

圖 1：具主端輸出電壓檢測的 LT8300 反激式轉(zhuǎn)換器