隔离电源制作方法(隔离型电源)

导语：电源设计经验谈 14：设计简易的隔离式偏压电源

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 绕组平行放臵。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。

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