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采用高穩(wěn)定性隔離誤差放大器的反激式電源

作者: 時(shí)間:2015-03-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  連接/參考器件

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/270841.htm

  ADuM3190

  2.5 kV rms隔離誤差

  ADP1621

  恒頻電流模式升壓DC-DC控制器

  評(píng)估和設(shè)計(jì)支持

  電路評(píng)估板

  CN-0342電路評(píng)估板(EVAL-CN0342-EB1Z)

  設(shè)計(jì)和集成文件

  原理圖、布局文件、物料清單

  電路功能與優(yōu)勢(shì)

  圖1所示電路是一種隔離式反激電源,采用線性隔離誤差提供從副邊到原邊的反饋信號(hào)?;诠怦詈掀鞯慕鉀Q方案的傳遞函數(shù)是非線性的,隨時(shí)間和溫度而變化;隔離則不同,其傳遞函數(shù)是線性的,非常穩(wěn)定,而且當(dāng)跨越隔離柵傳輸反饋信號(hào)時(shí),失調(diào)和增益誤差極小。

  整個(gè)電路采用5 V至24 V電源供電,因而可以配合標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)和汽車電源使用。采用5 V輸入和5 V輸出配置時(shí),該電路的輸出能力高達(dá)1 A.

  這款解決方案可以適應(yīng)于較高直流輸入電壓產(chǎn)生較低輸出電壓的隔離電源應(yīng)用場(chǎng)合,具有效率高、尺寸小等優(yōu)勢(shì)。包括10 W至20 W電信和服務(wù)器電源,對(duì)于此類電源,效率和印刷電路板(PCB)密度很重要,而且常常使用-48 V電源作為輸入。

  

 

  圖1.反激式電源電路原理示意圖

  電路描述

  所用隔離放大器為ADuM3190,其內(nèi)置一個(gè)1.225 V基準(zhǔn)電壓源和一個(gè)單位增益帶寬積為10 MHz的誤差放大器。完整的模擬反饋環(huán)路還包括外部阻性分壓器(R1、R2、R3和R4)及補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(R9、C9和C10)。

  ADuM3190兩端的輸入電源范圍均為3.0 V至20 V,內(nèi)部低壓差穩(wěn)壓器為基準(zhǔn)電壓源、誤差放大器和模擬隔離器提供穩(wěn)定的電源。

  ADuM3190與分布式電源開放標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟(DOSA)的輸出電壓調(diào)整方法兼容。

  ADP1621為反激電源提供脈寬調(diào)制(PWM)控制。利用外加NPN晶體管(Q2),內(nèi)部5.5 V分流穩(wěn)壓器提供高輸入電源電壓的能力。ADP1621工作在電流模式下,且能進(jìn)行無損電流檢測(cè),從而提供出色的線路和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。

  設(shè)置輸出電壓

  輸出電壓通過一個(gè)分壓器設(shè)置,該分壓器位將VOUT分壓后送入ADuM3190的-IN引腳。系統(tǒng)的輸出電壓由電阻分壓比設(shè)置。通過使用ADuM3190的內(nèi)置基準(zhǔn)電壓源,-IN引腳的調(diào)節(jié)電壓為1.225 V.

  

 

  對(duì)于5 V輸出配置,電阻分壓器值為:R1 = 2 kΩ,R2 = 47 kΩ,R3 = 51 kΩ,R4 = 100 kΩ。

  基準(zhǔn)電壓源

  ADuM3190提供1.225 V內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源,其在-40°C至+125°C溫度范圍內(nèi)的額定精度為±1%.基準(zhǔn)電壓輸出引腳(REFOUT)可以連接到誤差放大器的+IN引腳,以便設(shè)置輸出電壓。當(dāng)需要較高精度或特殊輸出電壓時(shí),必須使用其他基準(zhǔn)電壓源,+IN引腳也可以連接到外部基準(zhǔn)電壓源。

  變壓器選擇

  變壓器選擇很重要,因?yàn)樗鼪Q定了原邊電感的電流紋波。

  本設(shè)計(jì)示例使用以下參數(shù):

  ●VIN = 5 V

  ●VOUT = 5 V

  ●IOUTMAX = 1 A

  ●fSW = 200 kHz

  ●變壓器匝數(shù)比= 1:1

  變壓器原邊平均電流ILAVG由下式得出:

  

 

  其中:

  ILOAD為負(fù)載電流。

  D為最大負(fù)載電流下的占空比。

  NS/NP為變壓器的匝數(shù)比。

  輸出電壓為:

  

 

  占空比(D)為50%,因?yàn)檩敵龊洼斎刖鶠? V,且變壓器匝數(shù)比為1:1.

  原邊電感峰峰值紋波電流與電感值成反比:

  

 

  其中:

  fSW為開關(guān)頻率。

  L為原邊電感值。

  假設(shè)以連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)工作,原邊電感電流計(jì)算如下:

  

 

  假設(shè)原邊紋波電流為變壓器原邊平均電流的50%,則電感值的合理選擇為:

  

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