光乳化剂如何提高孤立直流直流转换器的可靠性和瞬态响应

在高压电源设计中,安全考虑要求将高压输入与低压输出隔离。设计者通常在变压器中使用磁隔离来传递电力,而光耦合器则提供光隔离来接收信号反馈。

光耦合器在孤立电源中的主要缺点之一是其可靠性。传统光耦合器中使用LED传输信号穿过隔离屏障,导致电流传递比在温度、正向电流和工作时间上存在很大的局部变化。光耦合器也缺乏隔离性能,因为它们通常使用弱绝缘材料,如环氧树脂,有时只是空气间隙。

一种纯粹的硅基设备,可以模拟像德克萨斯仪器那样的光耦合器的行为。 ISOM8110 纠正这些问题,因为它去除了LED元件,使用了诸如二氧化硅这样的弹性隔离材料,并根据比国际电工委员会60747-5光耦合器标准严格得多的标准进行了认证和测试。

随着时间和温度的变化,光耦合器缺乏可靠性,这意味着许多部门,如汽车和空间,不得不依靠原始方的调节或其他手段来调节输出。光乳化剂有助于提高可靠性,并且在不增加输出滤波器的情况下,提供了对瞬态和环路响应的实质性改进。

通常,孤立电源带宽的限制因素是光耦合器的带宽。这种带宽受到光耦合器极的限制,光耦合器极是由其固有的寄生电容和输出偏置电阻形成的。使用光模拟器消除了这个极,这将导致整个系统的带宽更高,没有任何改变输出滤波器。 图1 和 图2 分别用光耦合器和光模拟器测试了一个孤立的回弹设计的频率响应。

图1 使用TCMT1107光耦合器的孤立电源的总带宽。

图2 使用isom8110光模拟器的孤立电源的总带宽。

这两种设计的目标是在保持60度相位边缘和10db增益边缘的同时,增加总体带宽。 表1 列出并行结果。

光耦合器光乳化剂

带宽(千赫)8.638.2

阶段差额(度)60.267.4

收益率(分贝)18.711.62

表1 光耦合器与光模拟器频率响应结果。

增加的带宽的光-乳化剂有助于实现几乎四倍的增加的总体带宽的设计,同时保持相位和增加的利润。 图3 重点介绍了对光模拟器板与光耦合器板补偿网络的更改。如您所见,这些更改是最小的,只需要改变总共三个被动组件。光模拟器的另一个好处是它与大多数光耦合器兼容,所以它不需要为现有的设计进行新的布局。

图3 对光模拟器板与光耦合器板补偿网络的示意图更改。

只包括在 TL431 从一种设计到另一种设计,都改进了斯多特电压调节器.除了C19、C22和R20之外,其余的设计都是相同的,包括包括输出电容的功率级组件。

由于带宽增加了四倍,我们也能够显著地提高瞬态响应,而不给输出增加任何电容。 图4 和 图5 分别显示光耦合器和光模拟器设计的瞬态响应。

图4 光耦合器设计的瞬态响应。

图5 光模拟器设计的瞬态响应显示整体瞬态响应降低50%以上。

在这两个测试中,负载步骤和旋转速率是相同的。负载级反应从光耦合器的-1.04V降至-360mv,负载级反应从840mV降至260mV。这是整体瞬态响应减少50%,而不增加更多的输出电容器.

光刺激剂的好处

由于光模拟器比光耦合器提供了显著的带宽改进,设计者可以减小输出电容器的尺寸,而不影响成本敏感和尺寸敏感的孤立设计的瞬态性能。

在以前不能使用光耦合器的应用中,如汽车和空间,光模拟器也比光耦合器提供了更多的可靠性。随着带宽的增加,光模拟器可以为电源的整个回路提供更高的带宽,从而在不增加输出电容的情况下,产生明显的更好的瞬态响应。对于现有的设计,光模拟器与大多数光耦合器的PIN-PIN兼容性允许下拉式替换,只需对补偿网络进行轻微的调整。