視頻安防系統(tǒng)得益于高壓反激式控制器

就很多公營(yíng)和私營(yíng)機(jī)構(gòu)而言，實(shí)施安防和公共安全計(jì)劃需要部署各種視頻安防技術(shù)。視頻安防系統(tǒng)提供必要的可視圖像，可加強(qiáng)對(duì)周?chē)闆r的了解并震懾破壞公共財(cái)物行為、盜竊或其他犯罪， 加快響應(yīng)和管理決策， 全面提高公共和員工安全。從橋梁到機(jī)場(chǎng)、從煉油廠到管道、從海港到高速路，很多系統(tǒng)都因在其安全防護(hù)計(jì)劃中納入了視頻安防技術(shù)而受益。

攝像頭部署

為了全面監(jiān)控很多地點(diǎn)，可能需要幾百個(gè)攝像頭。監(jiān)控?cái)z像頭一般用24VDC或12VDC電源電壓，以高達(dá)25W的功率工作。但是，在大多數(shù)情況下，一般沒(méi)有12V或24V輸入可用，因此需要開(kāi)發(fā)這樣的輸入。大多數(shù)安裝地點(diǎn)有交流電源可用，例如標(biāo)稱(chēng)值為110VAC( 90VAC至132 VAC) 或220VAC( 180VAC至265 VAC)的交流電源。此外，出于安全考慮，用交流電源工作還需要隔離輸入與輸出。

很多年來(lái)，反激式轉(zhuǎn)換器一直廣泛用于隔離式DC/DC應(yīng)用，但這未必是設(shè)計(jì)師的首選。電源設(shè)計(jì)師是出于滿(mǎn)足較低功率隔離要求的需要才選擇反激式轉(zhuǎn)換器，而不是因?yàn)榉醇な睫D(zhuǎn)換器更易于設(shè)計(jì)。眾所周知，在控制環(huán)路中右半平面的零點(diǎn)，反激式轉(zhuǎn)換器有穩(wěn)定性問(wèn)題，光耦合器的傳播延遲、老化和增益變化使這個(gè)問(wèn)題雪上加霜。此外，反激式轉(zhuǎn)換器需要大量時(shí)間設(shè)計(jì)變壓器，而通?，F(xiàn)成有售的變壓器選擇有限、可能需要定制變壓器，進(jìn)一步使變壓器設(shè)計(jì)任務(wù)復(fù)雜化了。那么電源設(shè)計(jì)師怎樣獲得幫助呢?

新型反激式IC簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)

由于凌力爾特公司推出了LT3798 隔離型反激式控制器，很多這類(lèi)反激式轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)都可以克服了。首先，LT3798無(wú)需光耦合器、副端基準(zhǔn)電壓以及無(wú)需電源變壓器提供額外的第三個(gè)繞組，同時(shí)僅需一個(gè)跨隔離勢(shì)壘的器件保持主端和副端隔離。此外，LT3798的獨(dú)特之處在于，它在轉(zhuǎn)換器中納入了有源功率因數(shù)校正(PFC)。這個(gè)特點(diǎn)也允許LT3798構(gòu)成單級(jí)轉(zhuǎn)換器，提供隔離型反激式轉(zhuǎn)換器，并將有源PFC納入單個(gè)轉(zhuǎn)換器中。

LT3798運(yùn)用主端檢測(cè)方法，能夠通過(guò)反激式主端開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)波形檢測(cè)輸出電壓。在開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，輸出二極管向輸出提供電流，輸出電壓反射到反激式變壓器的主端。開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓的幅度是輸入電壓和反射的輸出電壓之和，使LT3798能夠重建。在整個(gè)輸入電壓、溫度和負(fù)載變化范圍內(nèi)，這種輸出電壓反饋方法帶來(lái)了高于±5%的總體穩(wěn)定度。圖1顯示了一個(gè)采用LT3798的反激式轉(zhuǎn)換器的原理圖。

圖1：采用LT3798反激式轉(zhuǎn)換器的原理圖。

LT3798接受90 VAC至265 VAC的輸入電壓，輸入電壓加到橋式整流器上。所產(chǎn)生的DC電壓加到電源變壓器，并在LT3798處于受控狀態(tài)時(shí)切換。通過(guò)兩個(gè)100kΩ電阻器、D3和一個(gè)10μF電容器給LT3798的輸入電壓充電。啟動(dòng)后，LT3798通過(guò)二極管D2，由電源變壓器的第三個(gè)繞組供電。

主端輸出電壓檢測(cè)

因通過(guò)在變壓器主端檢測(cè)輸出電壓，LT3798無(wú)需光耦合器、基準(zhǔn)電壓和光驅(qū)動(dòng)器。如圖2所示，在功率晶體管關(guān)斷時(shí)，主端開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)波形處準(zhǔn)確地測(cè)量輸出電壓，圖2中的N是變壓器匝數(shù)比，VIN是輸入電壓，VC是最高箝位電壓。LT3798通過(guò)選擇FB引腳處的電阻器分壓器網(wǎng)絡(luò)和變壓器匝數(shù)比來(lái)設(shè)定輸出電壓。

圖2：LT3798的典型開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)波形。

以邊界模式工作時(shí)，負(fù)載穩(wěn)定度大大改善了，因?yàn)榉瓷涞妮敵鲭妷菏冀K在二極管電流過(guò)零時(shí)采樣。LT3798一般提供±3%的負(fù)載穩(wěn)定度。

變壓器選擇和設(shè)計(jì)時(shí)須考慮的因素

變壓器性能規(guī)格及設(shè)計(jì)也許是成功應(yīng)用LT3798最關(guān)鍵的部分。在處理具較低漏電感和緊耦合的高頻隔離式電源變壓器設(shè)計(jì)時(shí)，除了通常的注意事項(xiàng)，變壓器匝數(shù)比也必須嚴(yán)格控制。既然變壓器副端的電壓是由主端采樣電壓推斷而來(lái)，那么匝數(shù)比必須嚴(yán)格控制，以確保一致的輸出電壓。變壓器至變壓器間±5%的匝數(shù)比容限可能導(dǎo)致輸出電壓具有超過(guò)±5%的變化。

凌力爾特公司已經(jīng)與領(lǐng)先磁性組件制造商開(kāi)展合作， 以生產(chǎn)與LT3798一起使用的預(yù)設(shè)計(jì)反激式變壓器。表1顯示了推薦使用的現(xiàn)成有售變壓器，這些變壓器來(lái)自WurthElectronics、Coilcraft、Premo和Renco公司。LT3798數(shù)據(jù)表中也包含這張表格。這些變壓器一般能在持續(xù)1分鐘時(shí)間內(nèi)承受1,500VAC的主端至副端擊穿電壓。也可以使用更高擊穿電壓的器件和定制變壓器。

使用表1所列的任何變壓器時(shí)，LT3798可以用免費(fèi)下載的凌力爾特公司LTspice仿真程序建模。仿真電路包括如下信息：電路如何啟動(dòng);對(duì)負(fù)載階躍的響應(yīng);電路內(nèi)各個(gè)點(diǎn)的電壓波形。用這種方法很容易更改設(shè)計(jì)，看到各種更改對(duì)電路性能的影響。

表1：可與LT3798一起使用的現(xiàn)成有售的變壓器。變壓器型號(hào)尺寸( 長(zhǎng) x 寬 x 高)LPRI(μH)NPSA(NP∶NS∶NA)RPRI(mΩ)RSEC