6 集成的隔離式電源解決方案

生成隔離式電源的傳統(tǒng)方法是在反激式、Fly-Buck 或推挽式拓?fù)渲惺褂弥绷?直流轉(zhuǎn)換器來(lái)驅(qū)動(dòng)變壓器。次級(jí)側(cè)的脈動(dòng)信號(hào)經(jīng)整流和濾波后生成隔離式直流電源?；诠怦詈掀鞯某跫?jí)側(cè)反饋實(shí)現(xiàn)了線路和負(fù)載調(diào)節(jié)。在某些情況下，當(dāng)直流/直流轉(zhuǎn)換器以開(kāi)環(huán)配置運(yùn)行時(shí)，LDO 用于對(duì)轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行后置調(diào)節(jié)。這種分立式方法的缺點(diǎn)是，完整的解決方案（變壓器和其它組件）在電路板上占用了大量的空間。此外，設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)定且高效的隔離式電源也具有挑戰(zhàn)性。

近期的各種解決方案都將直流/直流轉(zhuǎn)換器與微型變壓器以及信號(hào)隔離通道集成在一個(gè)封裝中。此類解決方案解決了系統(tǒng)工程師面臨的幾個(gè)設(shè)計(jì)難題，包括：

• 減少電路板面積：集成式解決方案的第一個(gè)優(yōu)勢(shì)是減少了電路板面積。功率級(jí)、變壓器、整流二極管、隔離反饋（有時(shí)還包括數(shù)字化數(shù)據(jù)隔離通道）都被集成在同一器件中，因此解決方案的尺寸顯著減小。除了減小表面積之外，使用平面變壓器還可使集成式解決方案的 z 維度（高度）比分立式變壓器更低，分立式變壓器的厚度會(huì)是平面變壓器的兩到三倍。
• 簡(jiǎn)潔而可靠的設(shè)計(jì)：集成式解決方案使系統(tǒng)設(shè)計(jì)變得更加簡(jiǎn)單，因?yàn)橛脩艨稍谛酒霞删€路/負(fù)載調(diào)節(jié)的反饋和電源的所有保護(hù)機(jī)制（如過(guò)載和短路保護(hù)、熱關(guān)斷和軟啟動(dòng)）。帶有笨重變壓器的電路板在振動(dòng)測(cè)試中表現(xiàn)不佳。因此，集成式解決方案還有助于提高板級(jí)可靠性。

德州儀器 (TI) 的 UCC12050 是增強(qiáng)型隔離式直流/直流偏置轉(zhuǎn)換器和模塊系列的一部分。它集成了具有專有架構(gòu)的變壓器和直流/直流控制器，可實(shí)現(xiàn)較高的效率和極低的輻射。它以 60% 的峰值效率提供 500mW（典型值）的隔離式輸出功率。UCC12050 器件適用于布板空間有限且需要更多集成的應(yīng)用。

UCC12050 集成了一個(gè)高度創(chuàng)新的變壓器，可實(shí)現(xiàn) 10.3mm x 10.3mm 的封裝尺寸，且高度僅為 2.65mm。輸出端的集成式熱關(guān)斷和短路容限可實(shí)現(xiàn)非常穩(wěn)健的應(yīng)用。該器件還適用于為滿足所需隔離規(guī)范而采用體積龐大且價(jià)格昂貴的變壓器的模塊。圖 6-1 所示為一個(gè)示例原理圖。

圖 6-1 展示低元件數(shù)的 UCC12050 原理圖

與同類競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品相比，UCC12050 的效率提高了近 30%，滿載時(shí)的溫升降低了 30°C，并且可以在沒(méi)有 LDO 或鐵氧體磁珠的雙層 PCB 上通過(guò) CISPR 32 B 類輻射測(cè)試（請(qǐng)參閱圖 6-2）。在與競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的比較中，UCC12050 的輻射改善超過(guò) 20dB。

圖 6-2 UCC12050 展示出比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手提供的集成式器件更低的輻射