無(wú)需專(zhuān)用隔離反饋回路的簡(jiǎn)潔反激式控制器設計

傳統的隔離型反激式轉換器的架構中，轉換器的功率等級通?？蛇_60W左右，通過(guò)調整變壓器的匝數比，借助原邊開(kāi)關(guān)和可以將電源電壓轉換為輸出電壓。有關(guān)輸出電壓的信息會(huì )通過(guò)反饋路徑傳輸到原邊的PWM發(fā)生器，以使該輸出電壓盡可能保持穩定。如果輸出電壓太高或太低，則將調整PWM發(fā)生器的占空比。

圖1. 傳統的帶有光耦合器反饋路徑的反激式控制器。

這種反饋路徑會(huì )增加成本，占用電路板上的空間，并與變壓器的隔離電壓共同決定電路的最大隔離電壓。光耦合器通常會(huì )老化，隨著(zhù)時(shí)間的推移其特性會(huì )改變，并且通常不適用于85°C以上的溫度。

除光耦合器外，可使用第三個(gè)變壓器繞組來(lái)提供有關(guān)輸出電壓狀態(tài)的信息?？梢曰诖诵畔?lái)調節輸出電壓。但是，這個(gè)額外的變壓器繞組使變壓器更加昂貴，并且輸出電壓的調節不是特別精確。

更好的替代方法是以替代器件取代光耦合器和光耦合器的副邊控制模塊。ADuM3190應運而生，它采用iCoupler?隔離技術(shù)，通過(guò)電感耦合（即無(wú)需光耦合器）跨過(guò)電隔離傳輸反饋信號。

但是，除此之外，還有另一種選擇。一個(gè)特別簡(jiǎn)潔的解決方案是徹底消除分立式反饋路徑。圖2顯示了無(wú)需分立式反饋回路的反激式轉換器。圖2所示為一款適用的轉換器IC，即ADI的LT8300，它可以通過(guò)從副邊反激回原邊的電壓來(lái)識別是否需要以及如何調節PWM發(fā)生器產(chǎn)生的占空比。該解決方案的優(yōu)勢是無(wú)需光耦合器或其他反饋電路。這樣可以節省成本和空間。而且不會(huì )存在與反饋路徑的最大隔離電壓相關(guān)限制影響。只要將所使用的變壓器設計用于特定隔離電壓，整個(gè)電路就可以在該最大隔離電壓下工作。 

此概念基于邊界模式調節。這時(shí)，副邊電流在每個(gè)周期內均降至零安培。然后，可以測量反激回變壓器原邊繞組的輸出電壓，并將其用于原邊調節。

圖2. 反激式控制器無(wú)需分立式反饋路徑，但可通過(guò)原邊變壓器繞組進(jìn)行調節。

是否可以在指定應用中使用不帶分立式反饋路徑的此類(lèi)電路，在很大程度上取決于所需的輸出電壓調節精度。該精度可以?xún)?yōu)于±1%，但偏差也可能更大，具體取決于應用。

輸出電壓可通過(guò)下式計算得出：

Rfb如圖2所示?？梢越柚{節輸出電壓。Nps是所用變壓器的匝數比，Vf是副邊反激二極管兩端的壓降。它通常與溫度密切相關(guān)。對于設置為較高值（例如12 V或24 V）的輸出電壓，溫度對Vf的絕對影響較小。對于設置為3.3 V或更低的輸出電壓，溫度對輸出電壓的影響非常大。一些無(wú)光耦合器的系列產(chǎn)品內置溫度校正功能，以補償不同的整流二極管在不同溫度下的壓降。

為了使電壓調節功能正常工作，通常還需要在輸出端施加最小負載。在LT8300中，它約為最大可能負載的0.5%。

結論

反激式控制器不使用分立式反饋路徑，但可以通過(guò)原邊變壓器繞組進(jìn)行控制，從而簡(jiǎn)化了設計，并避免使用易失效的光耦合器。