На Рисунке 1 показана архитектура традиционного изолированного обратноходового преобразователя. Такие преобразователи часто встречаются в устройствах класса мощности до 60 Вт. Напряжение питания преобразуется в выходное напряжение с помощью коммутатора первичной обмотки и трансформатора с заданным отношением числа витков обмоток. Информация о выходном напряжении передается по цепи обратной связи на генератор ШИМ первичной стороны, чтобы поддерживать это выходное напряжение как можно более стабильным. Если выходное напряжение больше или меньше требуемого, коэффициент заполнения генератора ШИМ изменяется.
 |
|
| Рисунок 1. | Обычный обратноходовой контроллер с обратной связью на основе оптоизолятора. |
Такой способ реализации обратной связи стоит денег, занимает много места на плате и определяет максимальное напряжение изоляции схемы наряду с напряжением изоляции трансформатора. Оптоизоляторы обычно стареют, меняют свои свойства с течением времени и, как правило, не рассчитаны на температуры выше 85 °C.
Помимо оптоизолятора, для получения информации о состоянии выходного напряжения можно использовать третью обмотку трансформатора. На этом может основываться стабилизация выходного напряжения. Однако дополнительная обмотка трансформатора делает его более дорогим, а стабилизация выходного напряжения не отличается особой точностью.
Лучшей альтернативой является устройство, способное заменить оптоизолятор и модуль управления оптопарой на вторичной стороне. Для этого выпускается микросхема ADuM3190 со встроенной изоляцией по технологии iCoupler, которая передает сигналы обратной связи посредством индуктивной связи, то есть без оптопары – через гальваническую развязку.
Однако помимо этих есть еще один вариант. Особенно элегантным решением является полный отказ от дискретного пути обратной связи. На Рисунке 2 показан обратноходовой преобразователь без дискретного пути сигнала обратной связи. Для этого подходит микросхема преобразователя LT8300, показанная на Рисунке 2, которая распознает, нужно ли и каким образом регулировать коэффициент заполнения генератора ШИМ с помощью напряжения, отраженного от вторичной обмотки к первичной. Преимущество этого решения заключается в том, что не требуется оптоизолятор или другая цепь обратной связи. Это может сэкономить деньги и площадь платы. Теперь полностью исключается какое-либо влияние цепи обратной связи на ограничение максимального напряжения изоляции. Если используемый трансформатор рассчитан на определенное напряжение изоляции, вся схема может работать до этого максимального напряжения изоляции.
 |
|
| Рисунок 2. | Обратноходовой контроллер без дискретных цепей обратной связи, но со стабилизацией на первичной обмотке трансформатора. |
Эта концепция основана на регулировании в режиме граничной проводимости. Здесь в каждом цикле ток вторичной обмотки падает до нуля ампер. Затем выходное напряжение, отраженное обратно на первичную обмотку трансформатора, можно измерить и использовать для регулирования на первичной стороне.
Возможность использования схемы такого типа без дискретной обратной связи в конкретном случае сильно зависит от требуемой точности стабилизации выходного напряжения. Оно может быть лучше, чем ±1%, но, в зависимости от приложения, отклонение может быть и больше.
Выходное напряжение можно рассчитать по следующей формуле:
Резистор RFB показан на Рисунке 2. С его помощью можно регулировать выходное напряжение. NPS – это отношение числа витков обмоток используемого трансформатора, а VF – падение напряжения на диоде обратного хода вторичной стороны. При высоких значениях выходного напряжения, например 12 В или 24 В, абсолютное влияние VF незначительно. При установленном выходном напряжении 3.3 В или даже ниже влияние температуры на выходное напряжение довольно велико. Некоторые не требующие оптоизоляторов микросхемы имеют встроенную температурную коррекцию, компенсирующую различные падения напряжения на выпрямительных диодах при разных температурах.
Также для правильной работы схемы стабилизации обычно необходима минимальная выходная нагрузка. Для микросхемы LT8300 она составляет примерно 0.5% от максимально возможной нагрузки.
Заключение
Обратноходовые контроллеры без дискретных цепей обратной связи, но с управлением по первичной обмотке трансформатора, упрощают конструкцию, позволяя исключить ненадежные оптоизоляторы, являющиеся источниками ошибок.
Купить LT8300 на РадиоЛоцман.Цены
