光乳化劑如何提高孤立直流直流轉(zhuǎn)換器的可靠性和瞬態(tài)響應(yīng)

在高壓電源設(shè)計(jì)中,安全考慮要求將高壓輸入與低壓輸出隔離。設(shè)計(jì)者通常在變壓器中使用磁隔離來傳遞電力,而光耦合器則提供光隔離來接收信號(hào)反饋。

光耦合器在孤立電源中的主要缺點(diǎn)之一是其可靠性。傳統(tǒng)光耦合器中使用LED傳輸信號(hào)穿過隔離屏障,導(dǎo)致電流傳遞比在溫度、正向電流和工作時(shí)間上存在很大的局部變化。光耦合器也缺乏隔離性能,因?yàn)樗鼈兺ǔＪ褂萌踅^緣材料,如環(huán)氧樹脂,有時(shí)只是空氣間隙。

一種純粹的硅基設(shè)備,可以模擬像德克薩斯儀器那樣的光耦合器的行為。?ISOM8110 糾正這些問題,因?yàn)樗コ薒ED元件,使用了諸如二氧化硅這樣的彈性隔離材料,并根據(jù)比國際電工委員會(huì)60747-5光耦合器標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格得多的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了認(rèn)證和測試。

隨著時(shí)間和溫度的變化,光耦合器缺乏可靠性,這意味著許多部門,如汽車和空間,不得不依靠原始方的調(diào)節(jié)或其他手段來調(diào)節(jié)輸出。光乳化劑有助于提高可靠性,并且在不增加輸出濾波器的情況下,提供了對瞬態(tài)和環(huán)路響應(yīng)的實(shí)質(zhì)性改進(jìn)。

通常,孤立電源帶寬的限制因素是光耦合器的帶寬。這種帶寬受到光耦合器極的限制,光耦合器極是由其固有的寄生電容和輸出偏置電阻形成的。使用光模擬器消除了這個(gè)極,這將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的帶寬更高,沒有任何改變輸出濾波器。 圖1 和 圖2 分別用光耦合器和光模擬器測試了一個(gè)孤立的回彈設(shè)計(jì)的頻率響應(yīng)。

圖1 使用TCMT1107光耦合器的孤立電源的總帶寬。

圖2 使用isom8110光模擬器的孤立電源的總帶寬。

這兩種設(shè)計(jì)的目標(biāo)是在保持60度相位邊緣和10db增益邊緣的同時(shí),增加總體帶寬。 表1 列出并行結(jié)果。

光耦合器光乳化劑

帶寬(千赫)8.638.2

階段差額(度)60.267.4

收益率(分貝)18.711.62

表1 光耦合器與光模擬器頻率響應(yīng)結(jié)果。

增加的帶寬的光-乳化劑有助于實(shí)現(xiàn)幾乎四倍的增加的總體帶寬的設(shè)計(jì),同時(shí)保持相位和增加的利潤。 圖3 重點(diǎn)介紹了對光模擬器板與光耦合器板補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的更改。如您所見,這些更改是最小的,只需要改變總共三個(gè)被動(dòng)組件。光模擬器的另一個(gè)好處是它與大多數(shù)光耦合器兼容,所以它不需要為現(xiàn)有的設(shè)計(jì)進(jìn)行新的布局。

圖3 對光模擬器板與光耦合器板補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的示意圖更改。

只包括在?TL431 從一種設(shè)計(jì)到另一種設(shè)計(jì),都改進(jìn)了斯多特電壓調(diào)節(jié)器.除了C19、C22和R20之外,其余的設(shè)計(jì)都是相同的,包括包括輸出電容的功率級組件。

由于帶寬增加了四倍,我們也能夠顯著地提高瞬態(tài)響應(yīng),而不給輸出增加任何電容。 圖4 和 圖5 分別顯示光耦合器和光模擬器設(shè)計(jì)的瞬態(tài)響應(yīng)。

圖4 光耦合器設(shè)計(jì)的瞬態(tài)響應(yīng)。

圖5 光模擬器設(shè)計(jì)的瞬態(tài)響應(yīng)顯示整體瞬態(tài)響應(yīng)降低50%以上。

在這兩個(gè)測試中,負(fù)載步驟和旋轉(zhuǎn)速率是相同的。負(fù)載級反應(yīng)從光耦合器的-1.04V降至-360mv,負(fù)載級反應(yīng)從840mV降至260mV。這是整體瞬態(tài)響應(yīng)減少50%,而不增加更多的輸出電容器.

光刺激劑的好處

由于光模擬器比光耦合器提供了顯著的帶寬改進(jìn),設(shè)計(jì)者可以減小輸出電容器的尺寸,而不影響成本敏感和尺寸敏感的孤立設(shè)計(jì)的瞬態(tài)性能。

在以前不能使用光耦合器的應(yīng)用中,如汽車和空間,光模擬器也比光耦合器提供了更多的可靠性。隨著帶寬的增加,光模擬器可以為電源的整個(gè)回路提供更高的帶寬,從而在不增加輸出電容的情況下,產(chǎn)生明顯的更好的瞬態(tài)響應(yīng)。對于現(xiàn)有的設(shè)計(jì),光模擬器與大多數(shù)光耦合器的PIN-PIN兼容性允許下拉式替換,只需對補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行輕微的調(diào)整。