采用高稳定性隔离误差放大器的反激式电源 稳定性, 控制器, 放大器, 电源, 隔离

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关键字：隔离误差放大器   反激式电源   升压DC-DC控制器   基准电压源   脉宽调制(PWM)  



连接/参考器件ADuM3190
2.5 kV rms隔离误差放大器
ADP1621
恒频电流模式升压DC-DC控制器
评估和设计支持
电路评估板
CN-0342电路评估板(EVAL-CN0342-EB1Z)
设计和集成文件
原理图、布局文件、物料清单


电路功能与优势


图1所示电路是一种隔离式反激电源，采用线性隔离误差放大器提供从副边到原边的反馈信号。 基于光耦合器的解决方案的传递函数是非线性的，随时间和温度而变化；隔离放大器则不同，其传递函数是线性的，非常稳定，而且当跨越隔离栅传输反馈信号时，失调和增益误差极小。

整个电路采用5 V至24 V电源供电，因而可以配合标准工业和汽车电源使用。采用5 V输入和5 V输出配置时，该电路的输出能力高达1 A。

这款解决方案可以适应于较高直流输入电压产生较低输出电压的隔离电源应用场合，具有效率高、尺寸小等优势。包括10 W至20 W电信和服务器电源，对于此类电源，效率和印刷电路板(PCB)密度很重要，而且常常使用-48 V电源作为输入。



图1. 反激式电源电路原理示意图
如需更高输入电压，必须使用电流检测电阻和电流控制环路。 将R20电阻从0 Ω变为应用要求的值。 对于1 A输出配置，检测电阻值应选择50 mΩ。 根据ADP1621中的内部电流反馈环路，当电流检测电压上升时，开关的最大PWM占空比会降低。 如果检测电阻值过高，开关的占空比将很有限，额定输出电压下的最大输出电流也会受限。ADP1621补偿引脚(COMP)的有效输入电压范围是0 V至2 V。 为了保证开关占空比足够大，建议将CS引脚电压限制在0.1 V以下。

采用低于5 V的输入电压工作时，应将集电极与发射极之间的跳线短路，从而旁路输入调节电阻。

对于具有-48 V输入的电信或服务器电源等应用，应将原边控制器的电源电压调节到+5 V。 NPN晶体管Q2需要较高的VCE击穿电压，功率MOSFET Q3需要较高的VDS（100 V，VDSMAX）。 此外，RCD缓冲器电路中的二极管D2应变为70 V反向电压额定值。

为了降低ADP1621内部稳压器的电流，应将R12提高到1.5 kΩ。

表2总结了针对不同输入电压配置而选择的替代器件。




性能结果

图2显示了三种不同输入电压下的实测效率： 5 V、12 V和24 V。



图2. 输入电压为5 V、12 V和24 V时，反激式电路输出效率与负载电流的关系



图3显示了-40°C至+125°C温度范围内的输出电压。 此范围内的总输出电压误差小于±20 mV (±0.4%)。



图3. 反激式电路输出电压与温度的关系



图4和图5显示了提高和降低负载电流的瞬态响应。 负载电流从100 mA提高到900 mA时，瞬态响应时间为32 μs；负载电流从900 mA提高到100 mA时，瞬态响应时间为45 μs。

EVAL-CN0342-EB1Z评估板的照片如图6所示。



图4. 100 mA至900 mA负载瞬态响应



图5. 900 mA至100 mA负载瞬态响应



图6. EVAL-CN0342-EB1Z评估板照片



电路评估与测试

该电路利用一个直流电源和一个源/测量单元进行测试，以获得其效率和负载调整率。 负载瞬态响应和输出纹波利用示波器和电流探针测量。

设备要求
需要使用以下设备：
● 具有3 A电流输出能力和电流测量功能的30 V电源
● 具有1 A负载电流能力的源/测量单元
● 带宽大于300 MHz的示波器和输入范围大于1 A的电流探针


开始使用

评估该电路无需软件支持。 连接电源，输出根据配置进行调节。

设置与测试

将5 V电源连接到原边输入接头(J4)，将地连接到J5。

将源仪表连接到副边，J1为5 V输出，J3为输出地。


在J15上放置一根跳线，以便使用ADuM3190的内部1.225 V基准电压源。