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产品类别:SGG隔离变压器

产品名称:数字电源中的隔离―原因及方式通比牛牛

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  比拟纷乱的栅极驱动变压器安排,数字远离器办理计划尺寸更小,牢靠性更高,应用更简便。此办理计划没有占空比限定,也没有饱和题目。因为俭朴了50%以上的PCB空间,因而可达成高功率密度安排。

  远离数字电源中的离间是正在紧凑的面积下若何迅疾切确地传输数字信号或模仿信号通过远离范围。然而,古板光耦的办理计划有带宽比拟低,电散播输比(CTR)会随温度和工夫发作大幅改观等题目。而变压器的办理计划有体积伟大、磁饱和等题目。这些题目限定了光耦合器或变压器正在某些高牢靠性行使、紧凑型行使以及长命命行使中的应用。本文接头诈欺ADI公司iCoupler®产物的数字远离技能,来办理正在数字电源安排中碰到的这些题目。

  远离数字电源中的输出电压平常须要迅疾切确的远离反应。光耦合器通常用于未来自副边的模仿信号发送到原边,但其CTR会跟着温度而发作极大改观,且功能也会跟着工夫推移而消重。图6显示了TCET1100的归一化CTR与境遇温度性子。正在该图中,CTR的改观率正在25C到+75C的范畴内会高出30%。

  此中,VDD是低级绕组两头的电压,fs是开合频率,B是半个开合周期内的峰峰磁通密度改观,Ae是磁芯的等效横截面积。当VOA驱动为高电平且VOB驱动为低电往常,Q1开启,Q2紧闭。当VOB驱动为高电平且VOA驱动为低电往常,Q2开启,Q1紧闭。须要谨慎的是,该栅极驱动变压器实用于对称半桥,不实用于非对称半桥或其他有源钳位拓扑。

  正在安排电源时,遵循安闲尺度关于扞卫操作职员及其他职员免受电击和无益能量的凌犯至合首要。远离是知足安闲尺度央求的首要措施。很众环球机构(比方欧洲的VDE和IEC以及美邦的UL)法则了差别输入和输出电压(稳态和瞬态)水准的远离央求。比如,正在UL60950中先容了五类绝缘:

  }加紧绝缘:一种简单绝缘体例,供应必定水准的电击防护,正在本尺度法则的要求下相当于双重绝缘。

  跟着互联网和通讯根基方法的兴旺进展,数字把持技能正在电信、收集和策动机的电源体例中越来越受接待,由于这类技能具备灵便性、器件数目省略、进步的把持算法、体例通讯、对外部噪声和参数改观不太敏锐等极具吸引力的上风。

  别的可应用一个一般光耦合器和一个尺度放大器来达成原边把持电途,如图8所示。正在本例中,可达成高输出电压精度,不会由于光耦合器的CTR温度改观而发作大幅改观。丈量结果注明,输出电压改观范畴为1%,当CTR范畴为100%-200%。

  正在图5中,将ADuM7223远离式栅极驱动器摆设为自举栅极驱动器来驱动半桥。DBST是外部自举二极管,CBST是外部自举电容。通比牛牛正在低端MOSFET Q2开启的每个周期内,VDD会通过自举二极管为自举电容充电。为最大节制低重功耗,须要应用正向压低重且反向复兴工夫短的超疾二极管。

  图2所示为由ADP3654驱动的栅极驱动变压器的电途。ADP3654的VOA输出和VOB输出通过隔直电容CDC贯穿到栅极驱动变压器。商讨到悉数事务要求下所需的最大伏秒数,为半桥拔取最大50%的占空比。拔取磁芯后,能够应用下方的公式1策动低级绕组NP的数目:

  当CTR随温度而改观时,放大器的输出将补充此改观以坚持输出电压的高精度。须要谨慎的是,放大器的不变事务点和摆幅范畴应安排得足以知足CTR随温度而改观的央求,以防放大器的输出饱和。

  }填充绝缘:根本绝缘外的独立绝缘,用于正在根本绝缘发作阻碍的情状消重低电击危机。

  第三种办理计划是远离式放大器,比方图9所示的ADuM3190。ADuM3190是一种远离式放大器,与光耦合器比拟,具有高带宽和高精度的性子,因而极端适合具有原边把持器的线性反应电源。与常用的光耦合器和分流稳压器办理计划比拟,该办理计划正在瞬态反响、功率密度和不变性方面均有所提升。只消安排适当,ADuM3190可达成1%的输出电压精度。

  图1显示了采用栅极驱动变压器办理计划的数字电源的成效框图。正在此办理计划中,副边把持器ADP1051向ADP3654发送PWM信号,ADP3654是双通道4 A MOSFET驱动器。ADP3654随后驱动一个栅极驱动变压器。栅极驱动变压器的成效是将驱动信号从副边传输到原边并驱动原边MOSFET。辅助远离电源正在启动阶段为ADP1051供电。

  ADP1051是ADI公司进步的数字电源把持器,具有PMBus接口,面向中央总线转换器等高功率密度和高服从行使。2ADP1051基于灵便的形态机架构,供应稠密颇具吸引力的性子,比方反向电流扞卫、预偏置启动、恒流形式、可调输出电压压摆率、自适合死区工夫把持以及伏秒均衡,与模仿办理计划比拟,省略了大批的外部元件。日常而言,ADP1051更常用于副边把持,由于它与体例通讯极端容易。因而,同步整流器的PWM信号以及VOUT检测等信号无需超越远离范围与体例举办通讯。然而正在这种情状下,须要辅助电源正在启动阶段从原边向副边把持器ADP1051供应初始电力。别的,来自ADP1051的PWM信号须要超越远离范围。下文接头了三种办理计划,即栅极驱动变压器、数字远离器和远离式栅极驱动器。

  为了进一步简化安排,集成了电气远离和宏大栅极驱动成效的4A远离式半桥栅极驱动器ADuM7223供应独立的远离式高端和低端输出。图4显示了远离式栅极驱动器办理计划。

  图3显示了践诺数字远离器办理计划的数字电源的成效框图。双通道数字远离器ADuM3210用作数字远离,可未来自副边把持器ADP1051的PWM信号传输到原边半桥驱动器。

  依据把持器的地位,远离电源把持格式分为原边把持和副边把持两种。外1对照了原边把持和副边把持的成效。鄙人外中,UVP和OVP划分代外欠压扞卫和过压扞卫。

  因为原边把持无需辅助远离电源,而且具有简便的把持架构,因而正在某些低本钱行使中,原边把持更为集体。依据远离把持途径,下文陈述了三种办理计划:线性光耦合器、一般光耦合器(带尺度放大器)以及远离式放大器。

  假如正在反应环途中直策应用一般光耦合器来传输输出电压时,很难担保输出电压精度。而一般光耦合器与差错放大器配合应用,日常是传输补充信号而不是输出电压信号。而ADP1051正在芯片内部已达成了数字环途补充,因而不再须要补充信号。一种办理计划是应用线性光耦合器来线所示。但线性光耦合器本钱振奋,这意味着用户必需付出格外用度。

  此刻因为电信、收集及策动机电力体例的安闲性、高牢靠性、高功率密度以及智能解决的央求日益提升,远离技能将阐发越来越首要的效率。与古板的光耦合器和变压器办理计划比拟,ADI公司的iCoupler ADuM3210、ADuM7223和ADuM3190团结数字电源把持器ADP1051可供应高牢靠性、高带宽和高功率密度的办理计划。

  栅极驱动变压器办理计划的上风囊括延时较少,本钱更低。但须要更周详的栅极驱动变压器安排,由于变压器每过一段工夫就须要复位,不然将会饱和。关于半桥拓扑的栅极驱动变压器安排,通常采用双端变压器,如图2所示。

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