电气隔离电源被广泛用于各种应用。其原因有很多。在有些电路中,出于安全考虑,必须实施电气隔离。在其他电路中,则使用功能性隔离来拦截信号受到的干扰。
电气隔离电源设计一般采用反激式转换器。这些调节器的设计非常简单。图1所示为这类调节器的典型设计,其中采用了一个 ADP1071 反激式控制器。之所以能看出这是一个反激式转换器,是因为它的点和变压器并不匹配。其中采用了原边电源开关(Q1)。此外,也需要采用副边整流器电路。这可以采用肖特基二极管来实现,但为了获得更高效率,一般会使用一个有源开关(图1中为Q2)。对应的ADP1071控制器负责控制这些开关,并为反馈路径FB提供电气隔离。
虽然反激式转换器极为常用,但这种拓扑存在实用局限性。图1中的变压器T1并未作为典型的变压器使用。当Q1处于开启状态时,不会有电流流经T1的次级绕组。初级电流的电能几乎全部存储在变压器线圈中。降压转换器在扼流圈(电感)中存储电能,反激式转换器采用与之类似的方式在变压器中存储电能。当Q1处于闭合状态时,T1的次级会形成电流,为输出电容COUT 和输出提供电能。这种概念很容易实现,但在更高功率下概念本身存在局限。变压器T1被用作储能元件。所以,该变压器也能称为耦合电感(扼流圈)。这就要求变压器存储所需的电能。电源的电能等级越高,需要的变压器体积越大,成本越高。在大部分应用中,功率上限约为60 W。
如果需要使用电气隔离电源来获取更高功率,那么正向转换器是一个不错的选择。概念如图2所示。在这里,变压器真正用作典型变压器。当电流流过初级的Q1时,次级也会形成电流。所以,变压器无需具备储能作用。事实上,反过来也是成立的。必须确保变压器始终在Q1闭合期间放电,以免它在几个周期后意外达到饱和。
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