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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,它是简单的电路。反激式电路使用少的 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。分流调节器用作标准时,可提供精度典型值为 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 输(CTR)特性确定,相关说明可参见数据手册
电路是一个带有四个输入的基本反相放大器,称为求和放大器。图7的配置与你在教科书中看到的略有不同,因为ADALM1000只提供单个正电源电压。放大器的同相(+)输入连接到2.5 V,即电源电压的一半,而不是接地。这就改变了求和放大器方程式。输入电阻上出现的输入电压现在是相对于2.5 V (即所谓共模电平)进行测量。它们应减去2.5V,因此0VIN变为-2.5V,+3.3VIN变为+0.8V。输出电压也应相对于+2.5V电平来测量。为使常规方程式正确,输出电压也将减去2.5 V共模电平。另一种思路是考虑所有输入均为2.5 V(或悬空)的情况。任何输入电阻中都没有电流流动(其两端的电压为0 V),因此反馈电阻中也没有电流流过(其电压为0 V)。输出电压将为2.5 V。
此电路使用四个数字输出PIO 0、PIO 1、PIO 2和PIO 3作为输入电压 源。每个数字输出具有接近0 V的低输出电压或接近3.3 V的高输 出电压。使用叠加(并校正2.5 V共模电平),我们可以VOUT是VPIO0, VPIO1, VPIO2和VPIO3的线性和,其中每个都有自己特的增益或比例系数(由1 kΩ反馈电阻除以各自电阻所得的比值设定)。
PIO 0值高,输出变化小(低有效位),PIO 3值低,输出变化大(高有效位)。请注意,PIO 3电阻由两个4.7 kΩ电阻并联而成。
在AC-DC和DC-DC电源应用中采用隔离式误差放大器替换光耦合器和分流调节器
设计人员设计隔离式AC-DC、DC-DC或DOSA兼容型电 源模块时,面临着以较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,使用该电路可实现较低温漂和较 高带宽的精密隔离式误差放大器。隔离式误差放大器能 实现250 kHz以上的环路带宽,使得以较高开关速度工 作的隔离式初级电源设计成为可能。借助正确的电源拓 扑,较高的开关速度可支持在较为紧凑的电源中使用较 小的输出滤波器电感和电容。
隔离式误差放大器代替光耦合器和分流调节器
前文说明了光耦合器作为线性隔离器使用时在工作稳定 性方面的困难;了解之后,便能检查隔离式误差放大器 随时间和较端温度变化提供稳定可靠性能的能力。如图 3所示,现以宽带运算放大器和1.225 V基准电压源部分代 替分流调节器和VREF功能,并以基于数字隔离器技术的 快速线性隔离器代替光耦合器。器件右侧的运算放大器 具有同相引脚+IN(连接至内部1.225 V基准电压源)和反相 引脚−IN,可用于隔离式DC-DC转换器输出的反馈电压 连接(使用分压器实现连接)。COMP引脚为运算放大器 输出,在补偿网络中可连接电阻和电容元件。COMP引 脚从内部驱动发送器模块,将运算放大器输出电压转换 为调制脉冲输出,用于驱动数字隔离变压器。在隔离式 误差放大器左侧,变压器输出信号解码后转换为电压, 驱动放大器模块。放大器模块产生EAOUT引脚上的误差 放大器输出,驱动DC-DC电路中PWM控制器的输入。
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