设计简易的隔离式偏压电源-电子工程世界

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

本文将探讨如何以最少零件、最低复杂度及最节省成本的方法，针对闸极驱动、隔离感测与通讯电路，设计隔离式电源供应电路。当输入电压较低，而且电路通电时允许少许(5%) 电压偏差，就能够使用这种电路。

图 1 的例子示范了专为简易隔离式偏压电源所开发的 IC，任何允许下沉操作（sink operaton）的同步降压电路均可使用。这种电路称为非对称半桥返驰电路 (asymmetrical half-bridge flybuck) ，其运作方式与同步降压稳压器相当类似。连接输入电压的 FET 图腾柱 (totem pole) 输出会供应电感电容滤波器。接下来透过分压器 (voltage divider) 及误差放大器负输入调节滤波器输出。误差放大器会控制 FET 图腾柱 (totem pole) 输出的负载周期，使 DC 电压维持在感测点 (sense point)。

C6 的电压相当于负载率 (duty factor) 乘以输入电压。和降压功率级一样，电感的伏秒 (voltage-second) 必须等于零。但此电路在电感加入一个耦合绕组 (coupled winding) ，并且使用二极管修正低位 FET 启动时所反射的电感电压。由于这段期间的电感电压等于输出电压，因此电路的输出将获得调节。不过一次侧及二次侧的电压降幅差异将降低调节的效果。在此电路中，负载的电压调节将受到二极管 D1 正向电压降幅的影响，若将二极管改换成 FET，即可提升负载调节的效果。

图 1：同步降压电路提供隔离式电源供应。

和耦合电感 SEPIC 一样，此拓朴的寄生组件也会影响电路性能。在导通时间内，电路状况相当良好，大部份的电流都流入耦合电感 T1 的磁化电感，使 C6 充电。输出电容 C3 则供应负载电流。不过，在关闭期间，两个电容将透过电感的耦合绕组平行放置。这两个电容具有不同的电压，只有回路中的寄生组件会限制两者之间的电流。这些寄生组件包括这两个电容的 ESR、耦合电感的绕组电阻、低位 MOSFET 与二极管的阻抗，以及耦合电感的漏损电感。

图 2 显示不同漏损电感值的模拟电流。上半部为 T1 一次侧的电流，下半部为输出二极管 D1 的电流。紧密耦合电感 10 nH 与松散耦合电感 1 uH 的漏损电感各不相同。对于紧密耦合电感，峰值电流较高，也受到回路阻抗的实质限制。

对于松散耦合电感，峰值电流较低。较高的漏损可减少 RMS 电流，有助于改善电源供应的效率。图 2 显示两者的比较。松散耦合电感的电流最多可减少 50%，可减少少数组件的耗损达 75%。松散耦合的缺点是输出电压的调节不佳。

图 2：低漏损增加循环电流。

图 3 显示如图 1 的转换器所呈现的负载调节结果。如果负载电流受限制，在大部分的情况下，此转换器将提供足够的调节。在轻负载时，可看出二极管接面电压变化及振铃的影响。可能需要最小负载或 Zener 箝位，才能降低这些轻负载效应。在重负载时，电路的寄生组件会降低调节的效果。因此减少组件数有助于提升效果。例如，将二极管改换成同步切换，将大幅提升负载调节。

图 3：返驰负载调节在大多数情况下均良好。

总而言之，返驰式（Flyback）转换器是相当具吸引力的拓朴，能够提供低成本且简单的隔离式电源供应，承受输出5% 至 10% 的电压变化。二极管整流器在 5V 下的输出效率能够维持80% 的良好状态，而且同步整流器的状态也将更为改善。

关键字：隔离式偏压电源电源管理德州仪器编辑：探路者引用地址：设计简易的隔离式偏压电源

上一篇：基于三相四线APF的模糊直接反馈控制
下一篇：设计简易的隔离式偏压电源

推荐阅读最新更新时间：2023-10-12 22:23

TI给出四大方向

汽车电子已成为所有半导体公司最为关注的重点领域之一，前十名汽车半导体公司基本都属于整个半导体市场的前二十强。而随着汽车电子未来的快速发展，即将成为巨头们的决战之地。根据LMC Automotive统计显示，2016年全球汽车产量约为9310万辆新车，未来很快会有超过1亿俩的年产量。随着消费者对汽车更安全、更智能和更高效的要求，Strategy Analytics则表示2017年生产的每辆车的半导体价值约为324美元, 同样未来平均每辆生产汽车中的半导体价值也会逐年上升，这意味着未来汽车电子的发展空间将呈加速发展态势。作为在汽车电子领域已经耕耘三十五年之久的TI来说，如何抓住汽车市场的变革，从而保持甚至进一步提高自己的领

[汽车电子]

TI 升压转换器支持便携式电子应用中太阳能和微型燃料电池的创新设计

　　　0.5V启动电压和0.3V输入电压的电源管理芯片带来新一波低功耗电源技术 2007 年 3 月 28 日，北京讯日前，德州仪器 (TI) 宣布推出业界最低输入电压的 DC/DC 升压转换器——TPS61200，支持太阳能电池与微型燃料电池等新型电源在便携式电子终端设备中的应用。这款微小型电源电路可在不足 0.3 V 的输入电压下高效工作，其启动电压也仅为0.5 V，从而能够帮助设计人员解决低电压设计方面的技术问题，确保各种替代电源实现在移动电话、便携式医疗设备与媒体播放器等产品中的应用。更多详情，敬请访问： http://focus.ti.com.cn/cn/docs/prod/folders/print/tps61

[新品]

基于动态电源管理的移动终端设计

　　需求以及应用背景　　目前的移动终端设备如手机、PDA、掌上电脑已广泛应用于消费、通信、工控、视频监控等多个领域，它们的电源管理设计是很大的挑战，因为在目前的移动终端上，它不仅要支持各种语音采集功能，还有长时间进行Web/WAP接入的需要，以及如视频监控的功能，这些功能会消耗大量的电能。因此，必须在电源管理上采用合适的方法，否则这种功能密集的设备在电池寿命上可能远远达不到用户的期望值。　　由于便携式电池技术在近期较难出现较大的突破，所以在系统设计中可以采用一些设计技巧来降低系统功耗，如优化系统和CPU时钟频率，避免上电过程中的大电流脉冲;有效地管理系统电池运转，有效地管理系统设备的工作模式，尽可能降低总线活动，降低

[电源管理]

德州仪器基于 OMAP5432 处理器的最新评估板为高性能工业应用实现优异的处理及图形功能

日前，德州仪器 (TI) 宣布面向高性能工业应用推出基于 OMAP5432 处理器的评估板 (EVM)，帮助开发人员快速启动产品设计。TI OMAP5432 EVM 可为在低功耗下要求高性能处理及图形功能的各种应用实现便捷的评估与基准测试，包括人机界面 (HMI)、便携式数据终端 (PDT)、数字标牌以及医疗监控终端设备等。 OMAP5432 EVM 建立在双通道 1.5GHz ARM® Cortex™-A15 MPCore™ 基础之上，其性能可使应用以前所未有的速度运行。该产品建议售价 329 美元，是一款高成本效益工具，不但可进行软件原型设计、评估应用，而且还可针对设计进行基准测试。该 EVM 可帮助客户便捷访问以太网、

[半导体设计/制造]

TI高性能DSP实现视频监控差异化应用

智能视频监控行业正走在一条高速发展的道路上，其市场预计到 2011 年将超过 90 亿美元。这要归功于市场对安全需求不断上升，以及技术创新和发展，特别是正在向数字化和全面网络化的方向过渡。这其中，以 DSP 、 ASIC 为代表的高性能处理器起着至关重要的作用。而随着视频监控的辅助功能增多，视频编码技术成熟带来的门槛降低， DSP 将不可避免的占据视频监控的主流市场。日前，德州仪器 (TI) 推出的两款全新达芬奇技术 DSP TMS320DM647 和 TMS320DM648 ，就被赋予了更高的性能，用于实现差异化的功能。两款新品建立在 TI 最新 C64x+ DSP 内核基础上，达芬奇技

[嵌入式]

TI 经典模数转换器讲解之ADS805

模数转换器，ADS805，速度不算太快，但是一般情况下就够用了，整体综合性能还是蛮好的。它可以用在CCD成像、数字化基带处理、复印机和测试仪器等等。特性： 1.20MHz 、12位，高动态范围 2.高信噪比68dB 3.内外参考电压 4.具有输入超调警示标志，在信号调理电路中能够利用此标志进行增益减小调节 5.数字识错技术保障良好的线性度 1管脚具有超过限定值指示功能 15管脚为输出使能端 18管脚为输入变化范围选择 19管脚为参考电压选择端 20、22管脚分别为底层参考和顶层参考 23管脚为补充输入端 28为给入的输出驱动电压图3 时序图通

[模拟电子]

电源管理带来挑战

随着蜂窝电话变得越来越先进，系统工作时的功耗以及待机时的功耗也随之增加。因此，便携式无线设备的电源管理设计在 I/O 接口、能量管理以及电池使用寿命方面都面临着新的挑战。数字设计人员在业界率先实施了采用超深亚微米(0.13μm、0.09μm及0.065μm)的微处理器，他们发现，采用更薄的氧化物以及更短的通道长度能够产生速度更快的晶体管。模拟基带 (ABB) 与射频 (RF) 设计人员也紧随其后，努力寻求一种集成方法，以便为其最终客户提供单芯片无线解决方案。但是，电压的缩放比例无法与晶体管的缩放比例保持一致，这就导致了系统解决方案的漏电问题很严重，而漏电必然会缩短电池使用寿命。幸运的是，我们可用某些电源管理技术来降

[电源管理]

应对汽车ADAS电源管理设计挑战，谁是你心仪的“芯”方案？

安全性和功能性是汽车技术演进的两个主要目标。前者是人们对汽车作为交通工具的核心诉求，以尽可能杜绝由汽车系统故障或人为因素所造成的事故；后者则是要不断扩展汽车产品的外延，带来更佳的用户体验。沿着这样设计思路，越来越多的汽车电子系统正在被开发出来，并被集成到驾驶舱中，其中最有代表性的就是高级辅助驾驶系统（ADAS）。通过使用传感器（包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达等）感知周围的环境，并基于功能强大的实时数据处理和计算能力进行分析和决策，今天的ADAS系统正在不断提升自身的智能化水平，实现自动紧急停车、盲点监测、车辆/行人报警和避让、车道偏离报警和辅助等功能，以缓解驾驶员的负担，减少人为操作错误，提升整体

[汽车电子]

应对汽车ADAS<font color='red'>电源管理</font>设计挑战，谁是你心仪的“芯”方案？

热门资源推荐
热门放大器推荐

小广播

热门活动

换一批

■免费申请 | 上百份MPS MIE模块，免费试用还有礼！

■PI 电源小课堂|无 DC-DC 变换实现多路高精度输出反激电源

■有奖直播报名:大联大世平集团&恩智浦 | AI 无所不在，单板电脑也可以

■2024 瑞萨电子MCU/MPU工业技术研讨会——深圳、上海站，火热报名中

Vishay线上图书馆

白皮书技术文章视频热门推荐