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ROHM反激变换器简化了隔离应用

2020年2月3日,通过罗伯特Keim

BD7J200具有宽输入电压范围,不需要外部MOSFET。

在本文中,我们将使用ROHM的新型反激变换器来阐明我们对开关术语和反激变换器的讨论。

直流/直流转换器

从电路设计和性能分析的角度来看,开关稳压器是相当复杂的。但更糟糕的是,工程师用来识别不同类型的监管机构的术语似乎几乎是故意含糊其辞。让我们简要回顾一下重要的切换器类别:

  • 提高转换器:这是我最喜欢的类别,因为这个名字很直观。升压转换器产生的输出电压高于输入电压。
  • 巴克转换器“buck”这个词使我首先想到的是钱,其次想到的是公鹿。事实证明,buck也意味着“降压”:降压转换器产生的输出电压低于输入电压。
  • Buck-boost如果你知道“降压”和“升压”的意思,这个术语是相当直观的:降压-升压转换器可以产生一个高于或低于输入电压的输出电压。然而,“降压-升压”也可以指能够产生与输入电压极性相反的输出电压的拓扑结构。
  • 回扫反激变换器类似于buck-boost变换器,但输出电压是通过变压器传递给负载的。
  • SEPIC这个术语来自于年代炉火。e日报p初级-converter。它是一种buck-boost变换器,其特殊的拓扑结构提供了一些优点。

什么是反激变换器?

下图展示了反激变换器的基本结构和工作原理:

使用一个MOSFET开关和一个反激变换器的反激变换器示意图

使用一个MOSFET开关和一个反激变换器的反激变换器示意图。图片由Digi-Key

正如你所看到的,开关动作与一个耦合电感串联发生,这导致交流电可以通过磁通量的变化转移到另一个耦合电感。然后交流电被一个二极管和一个电容器转换成一个稳定的输出电压。

请注意,反激变压器是为相位反转而设计的,如变压器符号中的极性点所示。

反激变换器在概念上很简单,并且提供了一个低的组件计数。

使用变压器作为耦合输入能量到负载电路的手段提供了电隔离,这也给了设计者额外的灵活性,因为一个给定的反激变换器产生的输出电压不仅取决于输入电压和开关的占空比,而且还取决于反激变换器的匝数比。

无光耦合器的反激转换

BD7J200提供低复杂性,中效率反激转换,适用于工业应用。这是典型的应用电路:

BD7J200典型应用电路

BD7J200典型应用电路。图片由罗门哈斯

当工作在正常模式下,这个PMIC使用固定开关频率400千赫,但请记住,这个频率会随温度变化而有所变化:

开关频率随温度变化而变化

开关频率随温度变化而变化。图片由罗门哈斯

特性列表提到了高效的“轻负载模式”,但我倾向于描述BD7J200作为一个中等效率的部分,因为在数据表中出现的唯一效率图显示的性能对我来说似乎不是特别令人印象深刻,特别是对于小负载电流。

BD7J200对各种负载电流的效率

BD7J200对各种负载电流的效率。图片由罗门哈斯

反馈的必要性

如果你再看一下上面显示的基本反激拓扑,你会注意到这是一个开环配置。该电路产生由占空比和匝数比决定的输出电压;不需要根据负载电路反馈的信息进行调整。

这是可行的,但如果我们想要改善监管绩效,我们能做什么呢?

在这种情况下,通常的解决方案是加入反馈,这样转换器的控制电路可以根据实际输出电压的测量进行调整。然而,对于反激变换器,提供反馈是有问题的,因为通过正常电压信号反馈信息会破坏变压器提供的电流隔离。

反激变换器反馈的一种方法是使用光耦合器。这维护了隔离,但也引入了各种与光耦合器技术相关的缺点

BD7J200通过整合专门的电路,使其能够从变压器的一次侧获得反馈信息,从而消除了这个问题。我想更好地理解这个特性,但是我很难从数据表中的描述中提取有意义的信息。这个反馈连接是通过下面的方框图中的FB引脚实现的。

反馈连接是使用突出显示的FB引脚实现的

反馈连接是使用突出显示的FB引脚实现的。图片由罗门哈斯

你有反激变换器反馈策略的经验吗?请在下面的评论区告诉我们。