引言

　　曾經需要一個簡單的低功率隔離式內務處理電源、又不想購買現成有售的磚型電源或模塊嗎？ 制作或采購決策取決于許多因素，但是簡單性、解決方案尺寸、成本和性能對于走哪一條路具有重大影響。

　　實現與噪聲源電壓的接地分離是需要使用一個隔離式電源的原因之一。僅以醫學檢查照相機、牙科器械、睡眠和生命體征監測儀等為例，它們均采用了顯示器，而這些顯示器會受到噪聲源電壓的不利影響。隔離型電源可提供接地分離，因而能夠消除引起顯示器異常的噪聲。

　　由于具有多個用于實現各種不同功能的 PC 電路板，因此較大的醫療系統 （例如：CT 掃描、血氣電解質分析儀和某些超聲波系統） 通常采用一種分布式電源架構，并且一般向整個系統分配 24V 或 48V 總線電壓。為了提高可靠性并出于安全原因，大多數分布式電源架構都需要對總線到子系統的工作電壓進行隔離式 DC/DC 轉換，因為此類總線電壓能提供很大的電流。

　　反激式轉換器在隔離式 DC/DC 應用中得到了廣泛的使用。電源設計人員之所以勉強選擇反激式轉換器，是因為需要滿足低功率隔離要求，而并非因為這類轉換器易于設計！由于控制環路中眾所周知的右半平面零之原因，反激式轉換器存在穩定性問題，而且由于必須驅動一個用于輸出電壓反饋的光耦合器還會使該問題進一步復雜化。此外，反激式轉換器需要專門花費大量的時間進行變壓器的設計，而市售變壓器的選擇范圍往往有限，很有可能需要定制變壓器，這就導致事情變得更加復雜了。最近在電源轉換器技術領域取得的進步已經使更低功率的隔離式轉換器更容易設計。凌力爾特公司近期推出的 LT8300 隔離型反激式轉換器就解決了許多此類的反激式設計問題。

　　簡單的反激式 IC 設計

　　LT8300 免除了增設光耦合器、副端基準電壓和電源變壓器附加第三繞組的需要，同時僅用一個電源變壓器就能保持主端與副端的隔離，而這個電源變壓器必須橫跨隔離勢壘。LT8300 運用了一種主端檢測方案，該方案能通過反激式變壓器主端開關節點波形來檢測輸出電壓。在開關斷開期間，輸出二極管負責向輸出端提供電流，而輸出電壓被反射至反激式變壓器的主端。開關節點電壓的數值是輸入電壓與反射輸出電壓之和 （LT8300 能夠重構和調節）。圖 1 示出了采用 LT8300 和僅 7 個外部組件的反激式轉換器的原理圖。

　　圖1 具主端輸出電壓檢測功能的 LT8300 反激式轉換器

　　LT8300 采用小型 5 引腳 SOT-23 封裝，可接受 5V 至 100V 的輸入電壓，這無需串聯降壓電阻器就可直接加到該 IC 上。由于具備高電壓內置 LDO，而且 SOT-23 封裝上的 VIN 和 SW 引腳具固有的額外間距，所以該器件能采用高輸入電壓可靠地運作。此外，其內置的 260mA、150V 內部 DMOS 電源開關允許該器件提供高達 2W 的輸出功率。

　　主端輸出電壓檢測

　　通過檢測變壓器主端上的輸出電壓，LT8300 無需增設光耦合器或額外的變壓器繞組。當功率晶體管關斷時，在主端開關節點 （SW 引腳） 波形上可準確地測量輸出電壓，如圖 2 所示，其中 N 為變壓器的匝數比，VIN 是輸入電壓，VC 為最高箝位電壓。

　　圖2 典型的開關節點波形

　　以邊界模式運作時，負載調節性能優異，因為反射的輸出電壓始終在二極管電流過零時采樣。LT8300 通常可提供優于 ±2% 的負載調節，如圖 3 所示。

　　圖3 圖1所示原理圖的負載和電壓調節曲線

　　變壓器選擇和設計考慮因素

　　變壓器規格和設計很可能是成功應用 LT8300 最關鍵的部分。凌力爾特一直與領先的磁性元件制造商合作，以生產可與 LT8300 一起使用的預設計反激式變壓器，這些變壓器來自 Wurth Electronik、Pulse Engineering 和 BH Electronics 公司。LT8300 數據表中列出了所有推薦使用的變壓器。

　　結論

　　在醫療系統中，可以運用電源隔離來擺脫有噪聲的電源電壓，在分布式電源架構中也需要電源隔離。基于 LT8300 的電路無需光耦合器，因而簡化了隔離型反激式轉換器的設計，而且可以方便地購得現成有售的變壓器，并不需要定制變壓器。LT8300 在 5V 至 100V 的輸入電壓范圍內工作，可提供高達 2W 的輸出功率，從而使其非常適合于種類繁多的醫療、工業、電信和數據通信應用。

　　作者：凌力爾特公司電源產品部高級產品市場工程師Bruce Haug