微功率隔離電源設計

　　1.3隔離電源繞組

　　電路的主要特色是提供了一個(gè)隔離的供電繞組，它采用了在DC/DC輸出儲能電感上"竊"電的方法。如圖1所示，L2就是這個(gè)隔離電源的供電線(xiàn)圈。由于這組隔離電源是在DC/DC的儲能線(xiàn)圈上加載的副線(xiàn)圈，結構為開(kāi)環(huán)形式，因此它的輸出穩定性相對比較差，在整體設計時(shí)必須從多角度統籌考慮，才能夠獲得滿(mǎn)意的效果。

　　首先要確定它的輸出功率。由于采用在儲能線(xiàn)圈上"竊"電的方法，它的輸出功率是受限制的，只能小于原邊輸出功率。這組隔離電源輸出在具體變送器應用時(shí)主要為傳感器轉換電路、前端A/D轉換器和隔離電路供電。差動(dòng)電容傳感器、熱電偶傳感器及熱電阻等傳感器的模擬測量電路耗電是μA級的，前端A/D一般采用多積分型或者Σ-Δ型A/D，耗電小于1mA，低功耗光電隔離整體也能夠作到1mA以下。因此，隔離繞組只要保證能提供3mA的電流就能夠滿(mǎn)足實(shí)際需要，已經(jīng)計算出在無(wú)副繞組情況下，電路最大輸出為816mA，顯然在有副繞組的情況下，完全可以為它提供3mA電流。

　　其次，隔離繞組由于采用開(kāi)環(huán)結構，原邊負載的變化直接影響副邊的穩定性，因此電路在實(shí)際使用時(shí)，要求原邊的電路系統在運行時(shí)需要盡可能保證功耗的穩定性，盡量避免對功耗比較大的器件使用工作/休眠輪換的方式。電路能夠為原邊提供最大5mA的使用電流，完全能夠滿(mǎn)足常用微功耗MCU控制系統的工作，不需要使用休眠方式，這樣做還能夠獲得最大的系統運行速度。

　　最后，由于隔離電源繞組主要為前端小信號模擬電路供電，對電源的質(zhì)量要求較高，因此設計時(shí)將低壓差線(xiàn)性穩壓器和DC/DC轉換器配合使用。將經(jīng)DC/DC轉換的輸出低電壓經(jīng)過(guò)低壓差線(xiàn)性穩壓器(LDO)的降噪和穩壓處理，這樣取長(cháng)補短，既可以提高供電效率，又可滿(mǎn)足紋波電壓小的要求，具體LDO采用了MAX1726芯片[5]，它的工作電流僅2μA，輸出為313V.穩壓前的輸出幅度取決于原邊的輸出功率和L2的電感量，經(jīng)試驗確定，L2為3mH，當原邊電流在3~5mA之間變化，副邊電流為2mA時(shí)，穩壓前電壓在318~418V之間波動(dòng)，滿(mǎn)足LDO穩壓對輸入的要求。

　　2.結論

　　兩線(xiàn)制變送器隔離式電源具有使用溫度范圍寬、輸入電壓范圍寬、輸出效率高、集成度高、隔離性能好、體積小、成本低等特點(diǎn)，是一種穩定可靠的兩線(xiàn)制變送器電源，能夠滿(mǎn)足各種具有復雜要求的兩線(xiàn)制變送器的使用。該電源目前已經(jīng)在一體化智能溫度變送器上獲得應用，經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的現場(chǎng)應用考驗，性能優(yōu)良，完全達到了隔離型兩線(xiàn)制變送器的使用要求。