在隔离电源中,光耦合器将反馈信号传递到隔离边界。光耦合器包含发光二极管 (LED) 和光电检测器。流经 LED 的电流会导致流经光电检测器的电流成比例。电流传输比 (CTR) 是从 LED 到光电检测器的电流增益,通常具有非常宽的容差。当您设计隔离反馈网络时,必须考虑光耦合器和决定大信号增益的所有其他组件的容差。忽视此任务很容易导致产品投入生产后退货。
许多电源,尤其是离线电源,都需要较低的待机功耗。对于低于 100 W 的功率水平,最具成本效益的隔离拓扑是反激式,因为它需要的组件最少。反激式转换器通常会产生多个次级输出,这需要相对精确的调节。本文将描述在实现良好调节的输出电压的同时仍实现低待机功耗的挑战。
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各种工业和汽车系统都使用隔离式偏置电源。大多数现有方法使用反激式或推挽式转换器来实现隔离偏置电源需要大量的设计工作,并且依赖于低漏感隔离变压器。
在非隔离电源方案中,基础拓扑的Buck、Boost、Buck-Boost电路中,前两种已经在前面章节进行了详细描述。
对于光耦反馈的各种连接方式及其区别,目前尚未见到比较深入的研究。而且在很多场合下,由于对光耦的工作原理理解不够深入,光耦接法混乱,往往导致电路不能正常工作。
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电源设计人员经常使用隔离式 DC/DC 转换器来实现电流隔离、满足安全要求并增强抗噪能力。在设计隔离式 DC/DC 转换器时,输出电压调节精度是要考虑的众多设计目标之一,所需的电平可能因应用而异。在某些情况下优于 ±5% 的总体电压调节就足够了,而在其他情况下可能需要 ±10%。
许多工业和企业应用通常需要隔离电源。设计此类电源需要使用光耦合器进行反馈控制,这增加了另一层复杂性。TI 的 LM5017/8/9 和 LM5160 恒定导通时间 (COT) 同步降压稳压器系列具有特定的特性,使其能够在 fly-buck 拓扑中使用,从而无需光耦合器并大大降低设计复杂性、成本材料清单 (BOM) 和印刷电路板 (PCB) 的成本。
隔离用户及敏感电子部件是电机控制系统的重要考虑事项。安全隔离用于保护用户免受有害电压影响,功能隔离则专门用来保护设备和器件。电机控制系统可能包含各种各样的隔离器件,例如:驱动电路中的隔离式栅极驱动器;检测电路中的隔离式ADC、放大器和传感器;以及通信电路中的隔离式SPI、RS-485、标准数字隔离器。无论是出于安全原因,还是为了优化性能,都要求精心选择这些器件。
分闸后,建立可靠的绝缘间隙,将需要检修的设备或线路与电源用一个明显断开点隔开。
刀开关在电路中的作用是主要用来隔离电源或手动接通与断开交直流电路,也可用于不频繁的接通与分断额定电流以下的负载,如小型电动机、电炉等。
推挽式变压器驱动器是低噪声、小尺寸隔离电源的常见解决方案。该解决方案由严格调节的输入轨供电,并在具有固定 50% 影响因子的开环中运行。通过在 IC 内部集成 MOSFET,可以实现小尺寸解决方案。