减少了组件数量的隔离式正向 DC/DC 转换器

引言

过去 25 年，高密度隔离式 DC/DC 电源转换器已经发生了显著变化。全砖和半砖 DC/DC 转换器最初推出时，用户和电源公司都非常振奋。这类砖式 DC/DC 转换器纳入了数百个组件，非常容易使用，因而用户不必再自行设计。这类器件适用于电信应用，电信应用中的 –48V 输入需要隔离输入和输出，因为总线电压提供很大的功率。此外，这类转换器可在数据通信和工业系统中作为分布式电源架构的起点。与此同时，一些公司争先恐后地进入了这一市场，追赶着这一领域的领导者。很多电源公司在过去几年中也在努力开发，以向市场推出新产品，这些公司设计了自己独有的磁性组件、拓扑以及控制电路， 一直在努力超越以前的版本和同类产品。大多数产品的占板面积都相同，不过有些公司也开发了尺寸和引脚数不同的产品，并已获得专利。目前，这类器件的占板面积已经多样化，包括 1/4、1/8 和 1/16 砖。

然而，随着专门针对应用拓扑的 DC/DC 控制器的推出，加之 Würth、Pulse Engineering、Coiltronics 等公司提供的现成有售平面电源变压器和电感器，产生自己的特有设计变得容易多了。事实上，一个隔离反激式转换器的设计可以用不到 15 个组件完成，而一个隔离式正向转换器的设计仅需不到 20 个组件。在这种可采用特定于应用的控制器和单片式器件的新时代，设计师有可能以不同方式开发隔离式 DC/DC 转换器。MOSFET 切换性能、VDS 额定值和 RDS(ON) 的改进也有助于更方便地完成分立式设计。此外，有些设计在反馈回路中也不再需要用光耦合器调节输出电压了。

不仅是必须满足 48V 隔离要求的电信和数据通信应用，多种 DC/DC 转换器应用也需要隔离式输出。对于需要隔离地与有噪声输入电压的噪声敏感设备，隔离可能是必不可少的，例如汽车电池、中间总线和工业输入应用。显示器、可编程逻辑控制器 (PLC)、GPS 系统以及某些医疗监视设备可能都会受到有噪声总线电压的负面影响。体检影像设备、牙科仪器、睡眠和生命体征监视器等都有显示器，都有可能受到有噪声电源电压的负面影响。隔离式电源提供的地隔离可以消除有可能引起显示异常的噪声。

一种新的发展方向

凌力尔特可提供全系列的特定拓扑控制器，这些器件可用于隔离式高密度 DC/DC 转换器，适合反激式、正向、推挽、全波桥式拓扑，有的版本有同步整流，有的则没有，有些使用光耦合器，有些则运用变压器闭合反馈环路。这些器件有两种基本的输入电压范围，一种面向工业市场 (9V 至 32V)，另一种面向电信 / 数据通信市场 (36V 至 75V)，还有一些在 18V 至 75V 输入电压范围内工作。凌力尔特已经针对所有这些拓扑和输入电压范围预制了设计，这些设计的输出电压范围为 1.2V 至 48V。用户可以获得演示电路板、电气原理图以及用料单和用于 PCB 设计的 Gerbers 文件。《快速入门指南》提供各种性能曲线，包括负载 / 电压调节、纹波和噪声、效率和瞬态响应等。

隔离式高密度 DC/DC 转换器最常采用的拓扑之一是正向转换器。凌力尔特提供单开关和双开关正向控制器，这些控制器与主边和副边 IC 一起使用，实现对同步 MOSFET 的控制、定时和驱动。最新控制器 IC 提供了简单性、高效率和快速瞬态响应，降压型转换器设计师长期以来一直从中受益匪浅，这些控制器 IC 还具备同步整流和多相交错功率级。不过，这些功能现在也可用于正向转换器了，不久前推出的 LT8310 就是一个很好的例子，这款器件可用来构成组件数量较少的应用。实际上，以下图 1 所示 LT8310 仅用了 20 个外部组件，就组成了一个完整的隔离式正向转换器，并可提供高达 78W 的输出功率。

图 1：LT8310 隔离式正向转换器仅使用 20 个外部组件就可从 48V 输入提供 12V/6.5A 输出

图 1 所示电路从标称 48V 输入在高达 6.5A 产生 12V 输出，效率为 92%。这款具备谐振复位功能的主边正向控制器在 6V 至 100V 的输入电压范围内工作，并针对高达 200W 的功率水平。该器件可用于同步和非同步应