隔离式 DCDC 转换器稳压的背后是什么？

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%。

隔离式 DC/DC 转换器的许多电源管理拓扑和调节方案在电压调节精度方面差异很大。例如，闭环隔离式 DC/DC 转换器的反馈和控制如图 1 所示。  

图 1. 闭环隔离式 DC/DC 转换器的反馈和控制。

在此示例中，变压器用于将输出与功率级的输入电隔离。在闭环隔离式 DC/DC 转换器中，反馈电路检测输出电压并通过将检测到的电压与电压基准进行比较来产生误差。然后使用该误差来调整控制变量，例如占空比，以补偿输出偏差。初级侧和次级侧的控制电路之间的电流隔离也是必不可少的。这种隔离可以通过使用变压器或光耦合器来实现。假设基准电压在温度变化时是精确且稳定的，调节精度主要取决于输出电压检测精度。换言之，V SENSE与 V OUT的相似程度如何。

就输出电压调节精度而言，隔离式 DC/DC 解决方案分为三类之一：稳压、非稳压和半稳压。

· LM5001或LM5022等稳压隔离式 DC/DC 转换器直接在次级侧检测和调节输出电压。光耦合器或数字隔离器用于将控制信号从次级侧传输到初级侧。稳压隔离式 DC/DC 转换器可提供 ±3% 至 ±5% 范围内的精确调节。

· 非稳压隔离式 DC/DC 转换器也称为开环隔离式 DC/DC 转换器。在具有固定 50% 占空比的推挽式转换器的典型情况下，通过选择正确的变压器匝数比来实现所需的输出电压。这种开环转换器既不需要反馈电路也不需要信号隔离器，而且它的输出电压不会针对输入电压或负载电流进行补偿。该解决方案的优点是成本低且简单。一个缺点是 VOUT 将与 VIN 变化成比例变化。

· 半稳压隔离式 DC/DC 转换器还包括一个反馈电路，但它不直接检测和调节输出。相反，它会感应电压，该电压类似于次级侧的输出电压，但通常以初级输入电压为参考。在这种情况下，半稳压转换器可以实现与稳压转换器一样精确的输出电压，但它不需要光耦合器。一个例子是使用LM5017或LM5160的 TI 的 Fly-Buck™ 。

LM5001高压开关模式稳压器具有实现高效高压升压、反激、SEPIC和正激变换器所需的所有功能，只需很少的外部组件。这种易于使用的稳压器集成了75伏N沟道MOSFET和1安峰值电流限制。电流模式控制提供固有的简单回路补偿和线电压前馈，以更好地抑制输入瞬变。开关频率由单个电阻器设置，可编程高达1.5 MHz。振荡器也可以与外部时钟同步。其他保护功能包括：电流限制、热关机、欠压锁定和远程关机功能。

LM5017是一款100-V、600 mA同步降压稳压器，集成了高侧和低侧MOSFET。LM5017中采用的恒定开启时间（COT）控制方案不需要回路补偿，提供出色的瞬态响应，并实现非常高的降压比。接通时间与输入电压成反比，从而在输入电压范围内产生几乎恒定的频率。高压启动调节器为IC内部操作和集成门驱动器提供偏置电源。峰值电流限制电路可防止过载情况。欠压锁定（UVLO）电路允许独立编程输入欠压阈值和滞后。其他保护功能包括热关机和偏置电源欠压锁定（V-CC UVLO）。

LM5160/A是一款具有集成式高侧和低侧MOSFET的65V 2A同步降压转换器。自适应恒定导通时间控制方案无需环路补偿，可在快速瞬态响应下支持高降压比。内部反馈放大器保持着整体工作温度范围±1%的输出电压调节度。导通时间与输入时间成反比，其结果是切换频率接近恒定。峰谷电流限制电路可防御过载情况。欠压锁定(EN/UVLO)电路提供可独立调节的输入欠压阈值和迟滞。LM5160/A通过FPWM引脚进行编程，以在从空载到满载过程中采用连续传导模式(CCM)或在轻负载时自动切换至断续传导模式(DCM)，从而实现更高的效率。强制CCM运行支持使用耦合电感器的多输出隔离式Fly-Buck应用 。LM5160A具有与LM5160相同的 特性 和引脚配置。在降压或Fly-Buck应用中，LM5160A的VCC引脚可连接外部偏置 电源。这一附加功能可降低IC功耗并提高高输入电压时的效率。