利用无需光耦合器的反激式隔离电源解决设计难题

在现代电源设计领域，反激式隔离电源以其简单性和效率而广泛使用，特别是在低功率应用中，其反馈回路往往需要使用光耦合器。然而，光耦合器会引入性能瓶颈，包括增益裕度和相位裕度的不稳定性、响应速度慢和潜在的老化问题。为了解决这些问题，相关设计者们一直致力于寻找无需光耦合器的解决方案，从而提升设计的性能。 光耦合器在反激式隔离电源中主要负责低功率范围（10W至60W）的反馈环路。它们的电流传输比（CTR）容限需要相对较小，并且随温度变化，CTR变化可高达100%。这导致了光耦合器难以在宽温度范围内保持稳定的性能。此外，光耦合器的老化问题会造成CTR的变化，从而可能引起电源振荡或故障。 为了解决上述问题，LT3825控制器被提出，它是一个电流模式开关控制器的集成电路，专为使用同步整流的反激式无光耦合器隔离电源设计。LT3825通过检测电源变压器绕组来获取输出电压反馈信息，这减少了传统设计中所需的隔离势垒连接至电源变压器和同步驱动变压器组件的数量。 电源变压器的设计是反激式隔离电源中的一个关键部分。设计者需要在变压器的效率、最大功率输出、尺寸、耦合方式、漏电感、互绕组电容及最终成本之间做出权衡，不同设计方案的平衡结果也会有所不同。LT3825包含一个专用的反馈放大器，在反激期间对电源变压器绕组电压进行采样，并利用这个电压控制反馈环路，以实现快速瞬态响应。 LT3825的反馈放大器仅在反激脉冲期间工作，以避免噪声干扰，这一点由控制器内部的使能电压控制。反馈放大器电路内部稳定性需要一定时间，因此在开关断开指令和反馈放大器启动之间引入了固定的延迟，称为使能延迟期。为了进一步提升性能，反馈放大器在启动后也需要一定的机制来停止其工作，通常由故障分离比较器来实现。当反激波形下降到低于设定的基准电压时，会停止反馈放大器的工作。 此外，为了确保在反激式隔离电源中实现高效率和稳定输出电压，主端开关需要有绝对最小的接通时间。在输出负载较低时，采取强制连续工作的模式，并且需要适当的使能延迟期来保证反馈信号在恰当的时间采样。 LT3825控制器集成电路的引入，减少了使用传统光耦合器的必要性，这不仅降低了设计的复杂性，也提升了电源设计的效率和性能。通过优化反馈机制和控制环路，成功地改善了电源的瞬态响应，并且解决了光耦合器带来的性能瓶颈问题。