MS-2501在AC-DC和DC-DC电源应用中采用隔离-AnalogDevices.PDFVIP

技术文章 MS-2501 . 在AC-DC和DC-DC电源应用中 果输出至光耦合器的LED 电路。光耦合器LED 由输出电 压和串联电阻偏置，所需的电流量根据光耦合器电流传 采用隔离式误差放大器替换光 输(CTR)特性确定，相关说明可参见数据手册。 耦合器和分流调节器 作者：Brian Kennedy ，ADI公司iCoupler数字隔离器部 门应用工程师 设计人员设计隔离式AC-DC 、DC-DC或DOSA兼容型电 源模块时，面临着以更佳的性能应对市场需求的挑战。 本文介绍数字隔离器误差放大器，它可改进初级端控制 架构的瞬态响应和工作温度范围。传统的初级端控制器 应用是利用光耦合器提供反馈回路隔离，利用分流调节 器提供误差放大器和基准电压。虽然光耦合器作为隔离 器用于电源中具有成本低廉的优势，但它会将最大环路 带宽限制在50 kHz ，而且实际带宽会低得多。快速可靠 的数字隔离器电路在单封装内集成隔离式误差放大器和 精密基准电压源功能，使用该电路可实现极低温漂和极 高带宽的精密隔离式误差放大器。隔离式误差放大器能 图1. 带光耦合器和分流调节器的反激式调节器框图 实现250 kHz 以上的环路带宽，使得以更高开关速度工 作的隔离式初级电源设计成为可能。借助正确的电源拓 扑，更高的开关速度可支持在更为紧凑的电源中使用更 小的输出滤波器电感和电容。 我们首先将讨论一个反激式转换器拓扑，因为就元器件 数目而言，它是最简单的电路。反激式电路使用最少的 开关；本例中，仅在初级端使用了一个开关，并在次级 端使用了一个整流二极管。简单反激式电路通常用于输 出功率相对较低的应用中，但它确实具有高输出纹波电 流和低交越频率，因为存在右半平面(RHP)零点。结 果，反激式电路需要具备较大输出纹波电流额定值的大 输出电容。图1显示采用光耦合器的方式，分流调节器 在其中用作隔离式输出电压Vo 的反馈电压误差放大 器。分流调节器用作精确标准时，可提供精度典型值为 图2. 光耦合器CTR下降 2% 的基准电压。输出电压经过分压，然后由内部误差 放大器将其与分流调节器的基准电压进行比较，比较结 Page 1 of 4 ©2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved. MS-2501 技术文章 CTR为晶体管输出电流和LED输入电流之比。CTR的特 因为该拓扑要求针对降低环路带宽而对误差放大器作出 性不是线性的，因光耦合器而异。如图2所示，光耦合 补偿，以便输出稳定。问题在于，随着时间的推移，光 器CTR值会在整个工作寿命内变化，对设计稳定性提出 耦合器输出特性的变化可能会迫使设计人员进一步降低 挑战。今天设计并测试的光耦合器其初始CTR通常具有 环路响应，以确保环路的稳定性。环路响应较慢的缺点 2 比1的不确定性，但长期工作在高功率和高密度电源的 在于这样做会使瞬态响应性能下降，且负载瞬态之后的 高温环境下，几年以后CTR将下降40% 。将光耦合器用 输出