反激式轉換器簡化隔離式電源設計

邊界模式控制是一種可變頻率電流模式開關方案。當內部電源開關接通時，變壓器電流增加，直至達到其預設電流限值設定點為止。SW 引腳上的電壓上升至“輸出電壓除以變壓器副端-主端匝數比” + “輸入電壓”。當流過二極管的副端電流減小至零時，SW引腳電壓下降至低于 VIN。內部 DCM 比較器檢測到這一情況并重新接通開關，從而重復該循環。

在每個周期結束時，邊界模式使副端電流返回到零，從而產生了不會引起負載調節誤差的寄生電阻壓降。此外，主反激開關總是在電流為零時接通，而輸出二極管沒有反向恢復損耗。這種功耗降低允許反激式轉換器以相對較高的開關頻率工作，與更低頻率的可替代設計相比，這反過來又減小了變壓器尺寸。圖 3 顯示了 SW 電壓和電流以及輸出二極管的電流。

圖 3：在邊界模式工作時的反激式轉換器波形

SW VOLTAGE：SW 電壓

SW CURRENT：SW 電流

DIODE CURRENT：二極管電流

以邊界模式工作時，負載調節非常好，因為反射的輸出電壓始終在二極管電流過零時采樣。LT8300 一般提供好于 ±2% 的負載調節，如圖 4 所示。

圖 4：圖 1 所示原理圖的負載和電壓調節曲線

Output Load and Line Regulation：輸出負載和電壓調節

OUTPUT VOLTAGE：輸出電壓

LOAD CURRENT：負載電流

變壓器選擇以及設計時需要考慮的問題

變壓器規格和設計也許是成功應用 LT8300 最關鍵的部分。除了低泄漏電感和緊耦合等涉及高頻隔離式電源變壓器設計的常規注意事項，變壓器的匝數比也必須嚴格控制。因為變壓器副端上的電壓是通過在主端采樣所得的電壓推斷的，所以匝數比必須嚴格控制，以確保一致的輸出電壓。

凌力爾特一直與領先的磁性元件制造商合作，以生產可與 LT8300 一起使用的預設計反激式變壓器。表 1 顯示了一部分推薦使用和現成有售的變壓器，這些變壓器分別來自 Wurth Elektronik、Pulse Engineering和 BH Electronics 公司。LT8300 數據表中列出了所有推薦使用的變壓器。這些變壓器一般能在持續 1 分鐘的時間內承受 1500VAC 的主端至副端擊穿電壓。還可以使用更高的擊穿電壓和定制變壓器。

表 1：可與 LT8300 一起使用和現成有售的變壓器

在 www.linear.com.cn/LTspice 下載一個免費的 LTspice 軟件，就可以用表 1 中所列的任何變壓器建立一個 LT8300 電路的模型了。這種仿真產生能夠實現的結果，有助于使這類轉換器的設計更容易，并可進一步確認轉換器的設計。該仿真電路包括的信息有：電路如何啟動;就不同輸入電壓而言，電路對負載步進的反應。要進行修改以及查看對電路性能的影響都很容易。

結論

在醫療系統中，可以運用電源隔離來擺脫有噪聲的電源電壓，在分布式電源架構中也需要電源隔離，以實現安全工作。基于 LT8300 的電路無需光耦合器、副端參考電壓以及無需電源變壓器額外提供第三個繞組，因而簡化了隔離型反激式轉換器的設計。這款器件僅用一個跨隔離勢壘的組件，就保持了主端至副端隔離。可方便地買到現成有售的變壓器，并不需要定制變壓器。LT8300 在 5V 至 100V 的輸入電壓范圍內工作，提供高達 2W 的輸出功率，從而使其非常適用于種類繁多的醫療、工業、電信和數據通信應用。