采用高稳定性隔离误差放大器的反激式电源 解决方案, 稳定性, 控制器, 放大器, 耦合器

连接/参考器件
ADuM3190

2.5 kV rms隔离误差放大器

ADP1621

恒频电流模式升压DC-DC控制器

评估和设计支持

电路评估板

CN-0342电路评估板（EVAL-CN0342-EB1Z）

设计和集成文件

原理图、布局文件、物料清单

电路功能与优势

图1所示电路是一种隔离式反激电源，采用线性隔离误差放大器提供从副边到原边的反馈信号。基于光耦合器的解决方案的传递函数是非线性的，随时间和温度而变化；隔离放大器则不同，其传递函数是线性的，非常稳定，而且当跨越隔离栅传输反馈信号时，失调和增益误差极小。

整个电路采用5 V至24 V电源供电，因而可以配合标准工业和汽车电源使用。采用5 V输入和5 V输出配置时，该电路的输出能力高达1 A.

这款解决方案可以适应于较高直流输入电压产生较低输出电压的隔离电源应用场合，具有效率高、尺寸小等优势。包括10 W至20 W电信和服务器电源，对于此类电源，效率和印刷电路板（PCB）密度很重要，而且常常使用-48 V电源作为输入。


图1.反激式电源电路原理示意图


电路描述

所用隔离放大器为ADuM3190，其内置一个1.225 V基准电压源和一个单位增益带宽积为10 MHz的误差放大器。完整的模拟反馈环路还包括外部阻性分压器（R1、R2、R3和R4）及补偿网络（R9、C9和C10）。

ADuM3190两端的输入电源范围均为3.0 V至20 V，内部低压差稳压器为基准电压源、误差放大器和模拟隔离器提供稳定的电源。

ADuM3190与分布式电源开放标准联盟（DOSA）的输出电压调整方法兼容。

ADP1621为反激电源提供脉宽调制（PWM）控制。利用外加NPN晶体管（Q2），内部5.5 V分流稳压器提供高输入电源电压的能力。ADP1621工作在电流模式下，且能进行无损电流检测，从而提供出色的线路和负载瞬态响应。

设置输出电压

输出电压通过一个分压器设置，该分压器位将VOUT分压后送入ADuM3190的-IN引脚。系统的输出电压由电阻分压比设置。通过使用ADuM3190的内置基准电压源，-IN引脚的调节电压为1.225 V.

对于5 V输出配置，电阻分压器值为：R1 = 2 kΩ，R2 = 47 kΩ，R3 = 51 kΩ，R4 = 100 kΩ。

基准电压源

ADuM3190提供1.225 V内部基准电压源，其在-40°C至+125°C温度范围内的额定精度为±1%.基准电压输出引脚（REFOUT）可以连接到误差放大器的+IN引脚，以便设置输出电压。当需要较高精度或特殊输出电压时，必须使用其他基准电压源，+IN引脚也可以连接到外部基准电压源。

变压器选择

变压器选择很重要，因为它决定了原边电感的电流纹波。

本设计示例使用以下参数：

●VIN = 5 V

●VOUT = 5 V

●IOUTMAX = 1 A

●fSW = 200 kHz

●变压器匝数比= 1：1

变压器原边平均电流ILAVG由下式得出：

其中：

ILOAD为负载电流。

D为最大负载电流下的占空比。

NS/NP为变压器的匝数比。

输出电压为：

占空比（D）为50%，因为输出和输入均为5 V，且变压器匝数比为1：1.

原边电感峰峰值纹波电流与电感值成反比：

其中：

fSW为开关频率。

L为原边电感值。

假设以连续导通模式（CCM）工作，原边电感电流计算如下：

假设原边纹波电流为变压器原边平均电流的50%，则电感值的合理选择为：