编者按：
您周围有许多隔离电源可供选择，但您需要了解系统级规格，如输出数量、调整要求、输出功率、隔离等级、工作温度和输入电压范围。因此，您可以选择成本最低的系统，以满足所有系统 所需的解决方案。
电子设计师使用的工具箱日新月异。找一份合适的工作 不仅要知道手头的任务和现有的工具，还要知道如何充分利用这些工具。
对于设计师来说，移动信号和电源在隔离栅中很常见 挑战。为提高安全性和抗噪性，或产生较大的电势差， 可能需要在不同的系统域之间进行隔离。例如，手机充电器 内部隔离过多可防止用户在连接器短路时触电。
敏感控制电路在工厂机器人等其他应用中单独接地，并与生产相结合 大直流电流、噪声和接地反弹的电机隔离。 通常在整个隔离栅中进行通信和感应。具有控制器局域网 (CAN) 或 CAN 数据速率灵活 (FD) 通过协议通信的汽车应用程序 隔离组件和收发器组件集成 CAN 收发器，可以 类信号与汽车高压侧隔离。
也可用于工业应用 CAN 协议和 RS-485 协议实现长 串行通信距离。与隔离 CAN 和 CAN FD 设计师信号相似 可使用专为 RS-485 隔离收发器采用协议设计。保护继电器 整个电网中的电力输送采用隔离电流和电压传感器进行感应。牵引逆变器和电机驱动器接收电机控制器 脉宽调制信号，然后信号通过隔离器打开到栅极驱动器 或关闭绝缘栅双极晶体管的说明。
隔离偏置转向 更换器可以实现隔离通信和感应。电流和电压传感器，数字隔离器 通常需要和谐驱动器 15W 以下电源甚至低至几十毫瓦。
隔离直流/直流偏置电源要求 无论是外部电源开关的控制器，一个控制器和多个电源 多个控制器、电源开关和变压器制器、电源开关和变压器 电源模块集成， 有许多解决方案可以提供隔离偏置电源。由于偏置电源 解决方案种类繁多，涉及的应用也多种多样，为 全面了解各种应用要求是非常重要的。
设计师应至少了解偏置电源的输入电压范围、输出电压和输出功率要求。一些应用程序需要多个偏置电压，因此确定每个输出的可接受调整范围非常重要。隔离等级、环境工作温度范围、电磁干扰 (EMI) 与电磁兼容 (EMC) 系统要求将进一步驱动 设计决策。表 1 隔离偏置转换器从极其广泛的角度展示 的四种示例规范。
让我们来看看隔离偏置电源拓扑的一些例子。
反激式
反激转换器是一种著名的拓扑结构，几十年来得到了广泛的应用 泛。该电源转换器具有灵活性和低成本的特点，可用于多种应用。晶体管具有集成场效应 (FET) 这种拓扑结构更引人注目，具有主侧控制等增强功能。
与正激、推挽、半桥等降压拓扑相比，反激拓扑只需要一个开始 级开关、整流器和类似变压器的耦合电感器。 图 2 这是转换器的简化原理图。初级开关打开时， 在变压器气隙中储存能量的初级绕组上施加输入电压。在 在这种情况下，只有输出电容器供电输出负载。关闭初级开关 当变压器中储存的能量通过整流器输送到二次侧时，为负 负载和输出电容器供电。
反激转换器可作为偏置转换器，原因如下：反激转换器 该装置可以在转换级中进行调整和隔离，也可以灵活地用于多个输出。您可以选择输出绕组的数量，然后将线圈缠绕在变压器上，以匹配您选择的配置。输出绕组电压是占空比与初级绕组和次级 绕组匝数比函数。每个输出端也可以作为不同的接地基准点，以满足系统隔离的要求。反激转换器的其他优点包括 成本相对较低，输入输出工作电压范围较宽。
为实现最佳性能，应合理设计反激变压器。 耦合良好，泄漏感低，提高效率，实现最佳调整，特别是在多输出的情况下。 此外，还需要限制初级侧和次级侧 寄生电容器防止过度电磁干扰 (EMI)。
Fly-Buck? 转换器
Fly-Buck 转换器是德州仪器 (TI) 建造隔离偏置电源 工作输入电压可高达 100V。
金属氧化物半导体的场效应与反激转换器相同 (MOSFET) 集成电路通常集成 (IC) 中学可以轻松实现初级侧 控制。 图 3 所示为 Fly-Buck转换器。 拓扑采用同步降压转向 一个或多个隔离输出可以产生一个或多个隔离输出。高侧开关 初级侧作为降压转换器运行，而次级绕组电流为零。 当高侧开关关闭，低侧开关打开时，主侧使用其储存的能量 二次侧供电。
同步降压转换器很常见，所以 Fly-Buck 转换器拓扑受青 青睐。由于反馈环路可以关闭初级输出电压，转换器没有 需要额外的辅助绕组或光耦合器 控制。耦合电感结构灵活，匝数比、隔离等级、次级绕组数 和 PWM 空比可控，适用于各种应用。
与反激转换器一样，耦合电感器也必须合理设计。必须注意 控制漏感和初级侧和次级侧之间的寄生电容。对于需要 100V 您可以使用上述输入应用程序的外部 MOSFET 的 Fly-Buck 转换器。
推拉式变压器驱动器
推拉式变压器驱动器常用于低噪声、小隔离电源 解决方案由具有严格电压调节功能的输入轨节功能，开环运行，固定比例 50%。MOSFET 集成到 IC 可实现紧凑的磁解决方案。
图 4 所示为推挽式拓扑。 推挽式拓扑是正激式双端拓扑，有两种 MOSFET 作为接地基准，路作为接地基准。类似于单端正激式转换器，FET电压应力是输入电压的两倍。 个 MOSFET 每半个周期切换一次，占空比为 50%，驱动变 压力机有中间抽头绕组。
推拉式变压器驱动器是一种常见的隔离偏置电源解决方案 原因如下:灵活，能支持多路输出；其开环配置 节省反馈环路，简化设计。推挽式变压器较低 初级-次级电容，反激和 Fly-Buck 与转换器相比，转换器可以减少共享 模噪声。此外，推拉式拓扑可以更有效地利用变压器铁芯的磁化电流，从而实现比反和 Fly-Buck 转换器较小的磁解决方案。
变压器驱动器虽然有很多优点，但也要注意权衡利弊。与反激和 Fly-Buck 变压器驱动器不支持宽输入电 因此，输入电压需要严格调整。由于没有闭环，因此 此不容易满足输出电压反馈调节要求，可能需要低压降后置稳压器 (LDO)。
电源模块
电压模块有几十年的发展历史。这种解决方案很常见 与分立式实施相比，集成度可以显著提高。电源模块种类繁多 输入电压、输出电压、输出功率、输出数量、隔离等 等级和调整等选项。
图 5 所示为电源模块内运行的方框图。 拓扑包括变压 类似于分立式拓扑的装置驱动器。某些设备可以集成输出 LDO 用于调节。
电源模块提供多种选项，可用于大多数隔离偏置转换器 使用。由于您不需要规定、设计或选择变压器，因此可以大大简化设计 计算过程；只需添加输入和输出去耦电容器即可开始设计。同样，还提供其他选项，如同步、输出电压选择、使能和错误信号。
当您使用输出配置输出量和变压器匝数比的模块时，灵 可能会降低活动。额定环境温度为 125°C 的模块相 比，55°C 和 85°C 选项模块更受欢迎。同样，完全增加 强型隔离的模块数量也不及采用功能型或基本隔离的模块。
下一代偏置解决方案
允许变压器设计创新和更高频率的拓扑 IC 设计师会变压 集成器和硅芯片 IC 中间。终端用户无需设计变压器或降压器 低系统性能可获得小型轻量级隔离直流/ 直流偏置电源。
图 6 所示为德州仪器 (TI) 偏置电源的方框图
UCC12050.尽管 UCC12050 它看起来像一个集成功率级和一个整体 流器的电源模块相似，但研究 UCC12050 运行后发现 开关频率远高于电源模块。
与其他开关频率较低的电源相比，UCC12050 高度和重量 所有这些都显著减少。无需使用内部拓扑控制方案 LDO 或外部反馈 组件可实现闭环运行。
UCC12050 各种隔离直流/直流偏置电源用带来很多 优势。其设计使用 EMI 优化型变压器，初级侧与次级侧之间 的电容仅为 3.5pF，采用噪声控制方案。无需铁氧体磁珠或 LDO，双层 PCB 解决方案本身即符合 CISPR32 B 类标准。该 器件性能强劲，增强型隔离额定值为 5kVrms，额定工作电压 为 1.2kVrms，可在 125°C 环境温度下运行。该器件系列还包 括 UCC12040，其基本隔离额定值为 3kVrms，额定工作电压 为 800Vrms。
UCC12050 专用于 5V 输入、3.3V 至 5.4V 输出、功率为 500mW 的应用。要求更高输入或输出电压的应用将需要前 置或后置转换功能。此外，对于要求功率在 UCC12050 降额 曲线以上的设计，应了解替代拓扑。
表 2 对上述各种拓扑进行了比较。 很明显，具有外部变压器 的拓扑能带来最大的灵活性，而电源模块和 UCC12050 简便易用。
结论
您身边有许多隔离式电源可以选择，但需要了解输出数量、调节要求、输出功率、隔离等级、工作温度和输入电压范围等系统级规格。为此，您可以选择这种成本最低、可满足所有系统 要求的解决方案。
福利
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