無需光耦的隔離型反激式DC/DC轉換器(1)
發布時間:2021-07-05 責任編輯:wenwei
【導讀】ROHM開發出無需利用二次側的輸出電壓反饋即可穩定輸出的隔離型反激式DC/DC轉換器IC。隔離型反激式轉換器多用於FA設(she)備(bei)和(he)工(gong)業(ye)設(she)備(bei)的(de)電(dian)源(yuan),為(wei)絕(jue)緣(yuan)反(fan)饋(kui)路(lu)徑(jing)而(er)使(shi)用(yong)光(guang)耦(ou)或(huo)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)輔(fu)助(zhu)繞(rao)組(zu)。然(ran)而(er),光(guang)耦(ou)與(yu)其(qi)他(ta)組(zu)成(cheng)元(yuan)器(qi)件(jian)相(xiang)比(bi)壽(shou)命(ming)較(jiao)短(duan),因(yin)此(ci)課(ke)題(ti)之(zhi)一(yi)就(jiu)是(shi)維(wei)護(hu)保(bao)養(yang)。新(xin)產(chan)品(pin)“BD7F係列”無需使用光耦或輔助繞組即可穩定輸出,同時具有“小型化、設計簡化、具備傳統反激式轉換器無法實現的穩定性和瞬態響應特性”的特點。針對“BD7F係列”的詳細信息,我們采訪了ROHM株式會社的應用工程師今村 洋壽先生。
-聽說此次推出的“BD7F係列”,是不使用光耦的隔離型反激式轉換器IC。首先請介紹一下本係列產品的開發理念。
“BD7F係列”是以“解決以往的隔離型反激式轉換器存在的課題”為目的開發的。課題有幾個,為便於理解這些課題,先介紹一下以往的隔離型反激式轉換器的電路結構。
一yi般ban隔ge離li型xing反fan激ji式shi轉zhuan換huan器qi為wei了le使shi輸shu出chu穩wen定ding,需xu要yao將jiang二er次ci側ce的de輸shu出chu電dian壓ya反fan饋kui到dao一yi次ci側ce的de控kong製zhi電dian路lu。這zhe種zhong通tong過guo反fan饋kui環huan路lu實shi現xian輸shu出chu穩wen定ding化hua的de做zuo法fa是shi穩wen定ding化hua電dian源yuan的de基ji本ben控kong製zhi方fang法fa,與yu轉zhuan換huan器qi的de方fang式shi和he絕jue緣yuan、非絕緣無關。
隔(ge)離(li)型(xing)反(fan)激(ji)式(shi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)具(ju)有(you)輸(shu)入(ru)和(he)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)的(de)一(yi)次(ci)側(ce)和(he)輸(shu)出(chu)的(de)二(er)次(ci)側(ce)是(shi)通(tong)過(guo)變(bian)壓(ya)器(qi)絕(jue)緣(yuan)的(de),但(dan)如(ru)果(guo)將(jiang)二(er)次(ci)側(ce)的(de)輸(shu)出(chu)通(tong)過(guo)布(bu)線(xian)直(zhi)接(jie)反(fan)饋(kui)到(dao)一(yi)次(ci)側(ce)的(de)話(hua),二(er)次(ci)側(ce)和(he)一(yi)次(ci)側(ce)會(hui)導(dao)通(tong),無(wu)法(fa)構(gou)成(cheng)絕(jue)緣(yuan)電(dian)源(yuan)。而(er)保(bao)持(chi)絕(jue)緣(yuan)需(xu)要(yao)將(jiang)反(fan)饋(kui)路(lu)徑(jing)絕(jue)緣(yuan),一(yi)般(ban)采(cai)取(qu)添(tian)加(jia)絕(jue)緣(yuan)元(yuan)件(jian)光(guang)耦(ou)、或給變壓器添加輔助繞組(也稱為“三級繞組”)的方法。
右側的電路圖為上端由光耦、下端由輔助繞組構成的反饋路徑絕緣示意圖。就像前麵說明的一樣,輸出VOUT的電壓經由光耦反饋到控製IC的FB引腳。在這個電路中,除了光耦還需要幾個電阻、電容器、分路調節器(電壓基準),而且還需要光耦的集電極電源。在這種情況下,元器件數量增加,還需要電路設計。
下(xia)麵(mian)使(shi)用(yong)輔(fu)助(zhu)繞(rao)組(zu)的(de)例(li)子(zi)中(zhong),首(shou)先(xian)需(xu)要(yao)準(zhun)備(bei)具(ju)有(you)輔(fu)助(zhu)繞(rao)組(zu)的(de)變(bian)壓(ya)器(qi),基(ji)本(ben)上(shang)是(shi)需(xu)要(yao)變(bian)壓(ya)器(qi)設(she)計(ji)的(de)。另(ling)外(wai)還(hai)需(xu)要(yao)整(zheng)流(liu)用(yong)的(de)電(dian)容(rong)器(qi)和(he)二(er)極(ji)管(guan),還(hai)有(you)電(dian)阻(zu)。由(you)於(yu)增(zeng)加(jia)了(le)1個繞組,變壓器體積當然會變大。

-的確,感覺設計很麻煩。
總之,以往方式存在需要添加元器件和電路設計、電路規模也增大的課題。
另外還有一個非常大的課題。就是光耦與其他元器件相比,屬於壽命較短的元器件。實際上發光二極管也會發光,產生稱為“aging”或“燒損”的老化現象,無法正常發揮其功能。也就是壽命耗盡。IC的話,基本上沒有耗盡原本壽命的情況。因為IC具有遠遠超出耐用年數的壽命。聽說近年來的光耦也在致力於改善這個課題,但不同的製造商和品種其光耦的壽命也不盡相同。
-具體的壽命是多長呢?
這是個很難回答的問題。因為使用條件不同壽命也不同,不能一概而論。反而考慮到流動的電流、使用溫度和稼動率等因素,確保例如“工作壽命10年”的設計可能比較多。但是,也不都是出於這樣考慮的設計,還有考慮到光耦本身的壽命、與成本等的關係等的諸多設計。
-姑且不談實際上是否10年,假如是10年左右的壽命的話,比如在耐用年數較長的工業設備等中會產生什麼問題呢?
這是非常關鍵的要點。很明顯,與IC等相比壽命較短,這可能是稍微極端的說法,即“使用光耦的絕緣電源的壽命難免隻能是光耦的壽命”。
-這樣還真讓人很作難,或者說這樣可以嗎?
當然不好。誰都希望設備盡量長時間地工作。不過,目前的做法是根據預計壽命進行維護、yejiushibaoyang。duoshushizaijinrukekaoxingdeyupenquxiansuoshidemohaoguzhangqizhiqianjinxinggenghuan。jingenghuanguangoushibijiaohanjiande。dianyuanruguoshimokuaihuodanyuan,yinggaishianmokuaihuodanyuanjinxinggenghuande。
-所以BD7F係列最大的亮點就是“無需光耦”吧。
元器件數量減少、設計更簡單具有包括成本方麵在內的諸多優勢,但延長電源的壽命,可使維護保養的間隔更長、維(wei)護(hu)保(bao)養(yang)成(cheng)本(ben)更(geng)低(di),這(zhe)是(shi)比(bi)其(qi)他(ta)優(you)勢(shi)都(dou)重(zhong)要(yao)的(de)最(zui)大(da)亮(liang)點(dian)。這(zhe)在(zai)耐(nai)用(yong)年(nian)數(shu)較(jiao)長(chang)的(de)工(gong)業(ye)設(she)備(bei)等(deng)中(zhong),可(ke)能(neng)比(bi)單(dan)單(dan)延(yan)長(chang)耐(nai)用(yong)年(nian)數(shu)還(hai)要(yao)重(zhong)要(yao)。隻(zhi)要(yao)能(neng)理(li)解(jie)這(zhe)一(yi)點(dian),就(jiu)能(neng)認(ren)識(shi)到(dao)本(ben)係(xi)列(lie)產(chan)品(pin)的(de)優(you)勢(shi)所(suo)在(zai)。
-使用BD7F係列的隔離型反激式轉換器的電路結構是怎樣的?
請看右側的電路圖。我想甚至無需和前麵的以往方式相比較來看。作為電路,向FB引腳的反饋經由變壓器的一次側繞組,僅插入了1枚電阻。如圖所示,沒有從二次側的反饋路徑,因此必然不存在以往方式所需的用來絕緣的光耦或輔助繞組。

-僅看電路圖的話,好像是不穩定的絕緣電源,那麼穩定性如何呢?
當然很穩定。
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