560V輸入、無(wú)光隔離反激式轉(zhuǎn)換器

在傳統(tǒng)的隔離式高壓反激式轉(zhuǎn)換器中，使用光耦合器將穩(wěn)壓信息從副邊基準(zhǔn)電壓源電路傳輸?shù)匠跫?jí)側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的穩(wěn)壓。問(wèn)題在于，光耦合器大大增加了隔離設(shè)計(jì)的復(fù)雜性：存在傳播延遲、老化和增益變化，所有這些都使電源環(huán)路補(bǔ)償復(fù)雜化，并可能降低可靠性。此外，在啟動(dòng)期間，需要泄放電阻或高壓?jiǎn)?dòng)電路來(lái)初始為IC上電。除非在啟動(dòng)元件上增加額外的高壓MOSFET，否則泄放電阻器是造成不受歡迎的功率損耗的來(lái)源。

LT?8315 是一款具有集成式 630V/300mA 開(kāi)關(guān)的高電壓反激式轉(zhuǎn)換器。LT8315 免除了增設(shè)光耦合器、復(fù)雜的次級(jí)側(cè)基準(zhǔn)電路、額外的啟動(dòng)組件和一個(gè)外部高電壓 MOSFET 的需要。

性能和簡(jiǎn)單性

LT8315 在一個(gè)耐熱性能增強(qiáng)型 630 引腳 TSSOP 封裝內(nèi)集成了一個(gè) 20V MOSFET 和控制電路，并移除了 8315 個(gè)引腳以實(shí)現(xiàn)高電壓間隔。通過(guò)對(duì)來(lái)自第三個(gè)繞組的隔離輸出電壓進(jìn)行采樣，無(wú)需光耦合器進(jìn)行穩(wěn)壓。輸出電壓由兩個(gè)外部電阻器和第三個(gè)可選溫度補(bǔ)償電阻器設(shè)置。邊界模式操作有助于實(shí)現(xiàn)出色的負(fù)載調(diào)節(jié)。由于在次級(jí)電流幾乎為零時(shí)檢測(cè)輸出電壓，因此無(wú)需外部負(fù)載補(bǔ)償電阻器和電容器。因此，LT<>解決方案的組件數(shù)量較少，大大簡(jiǎn)化了隔離式反激式轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)。

圖1所示為具有20V至450V寬輸入范圍的反激式轉(zhuǎn)換器的完整原理圖。它具有一個(gè) 12V 輸出，并在 5mA 至 440mA 以上的負(fù)載電流范圍內(nèi)保持嚴(yán)格的穩(wěn)壓。輸出電流能力隨輸入電壓的增加而增加，當(dāng)輸入電壓超過(guò)440V時(shí)，輸出電流可達(dá)250mA。該反激式轉(zhuǎn)換器具有 85% 的峰值效率。即使沒(méi)有光耦合器，負(fù)載和線路調(diào)節(jié)也保持嚴(yán)格，如圖2所示。

圖1.完整的 12V 隔離式反激式轉(zhuǎn)換器，適用于 20V 至 450V 的寬輸入

圖2.圖1中反激式轉(zhuǎn)換器的負(fù)載和線路調(diào)整率

用于啟動(dòng)的內(nèi)部耗盡型 MOSFET

LT8315 具有一個(gè)內(nèi)部耗盡模式 MOSFET，該 MOSFET 具有一個(gè)負(fù)門(mén)限電壓，并且通常處于導(dǎo)通狀態(tài)。在啟動(dòng)時(shí)，該 MOSFET 將 INTVCC 電容器充電至 12V，以便 LT8315 具有開(kāi)始開(kāi)關(guān)的電源。因此，無(wú)需外部泄放電阻器或其他啟動(dòng)元件。一旦 INTVCC 充電，耗盡模式 MOSFET 就會(huì)關(guān)閉以減少功率損耗。

低靜態(tài)電流

LT8315 通常需要一個(gè)小的輸出預(yù)負(fù)載，該預(yù)負(fù)載作為靜態(tài)電流反射回輸入。當(dāng)負(fù)載變得非常輕時(shí)，LT8315 在保持最小電流限值的同時(shí)降低開(kāi)關(guān)頻率，以便在適當(dāng)采樣輸出電壓的同時(shí)減小電流。典型的最小開(kāi)關(guān)頻率約為3.5kHz。當(dāng)使能待機(jī)模式時(shí)，最小頻率進(jìn)一步降低到220Hz，對(duì)于超低靜態(tài)電流，最小頻率降低了16×。

在待機(jī)模式下，LT8315 的預(yù)負(fù)載通常小于全輸出功率的 0.1%，靜態(tài)電流低于 100μA — 這對(duì)于在始終接通系統(tǒng)中要求高效率的應(yīng)用非常重要。

非隔離降壓轉(zhuǎn)換器

LT8315 的高電壓輸入能力可輕松應(yīng)用于非隔離式解決方案。非隔離轉(zhuǎn)換器不需要隔離轉(zhuǎn)換器的變壓器，而是采用相對(duì)便宜的現(xiàn)成電感器作為磁化元件。

對(duì)于非隔離降壓應(yīng)用，LT8315 的接地引腳連接到降壓拓?fù)涞拈_(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)是一個(gè)可變電壓。LT8315獨(dú)特的檢測(cè)方案僅在開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)接地時(shí)才能看到輸出電壓，這導(dǎo)致了一個(gè)簡(jiǎn)單的降壓原理圖，如圖3所示。二極管D2和FB引腳上的兩個(gè)電阻構(gòu)成反饋路徑。

圖3.非隔離降壓轉(zhuǎn)換器原理圖：20V 至 560V 輸入至 12V/120mA

圖3所示為非隔離式降壓轉(zhuǎn)換器的原理圖，該轉(zhuǎn)換器可將20V至560V的極寬范圍輸入轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的12V輸出。該電路可實(shí)現(xiàn)高達(dá)85%的效率。

結(jié)論

LT8315 可在 18V 至 560V 的寬輸入電壓范圍內(nèi)工作，可提供高達(dá) 15W 的隔離輸出功率。它不需要光耦合器，并具有豐富的特性，如低紋波突發(fā)模式操作、軟啟動(dòng)、可編程電流限制、欠壓鎖定、溫度補(bǔ)償和低靜態(tài)電流。

高集成度簡(jiǎn)化了各種應(yīng)用中低組件數(shù)、高效率解決方案的設(shè)計(jì)：從電池供電系統(tǒng)到汽車(chē)、工業(yè)、醫(yī)療、電信電源和隔離式輔助/內(nèi)務(wù)管理電源。

審核編輯：郭婷