按照輸出電壓調節準確度，隔離式DC/DC轉換器常常分為三類，即：已調節型、weitiaojiexinghebantiaojiexing。benwenjiangtaolungezhongbutongdetiaojiefanganheduiyingdetuopu。duiyingxiangtiaojiezhunquedudeyinsujinxinglexiangxidijianzha。zhejiangxingchengyixiekezaishijishejizhonggaishantiaojiezhunquedudeshejixiaotieshi。ciwai，haichanshulemeizhongfangandeyouquedian，zhizaiweixuanzezhenduimouzhongtedingyingyongxuqiudeheshijiejuefangantigongzhidao。

隔離式DC/DC轉換器的反饋與控製

隔離式DC/DC轉換器通常采用一個變壓器，以實現輸出和功率級輸入的電隔離(圖1)。

在閉環隔離式DC/DC轉換器中(圖2)，反饋電路負責檢測輸出電壓，並通過把檢測電壓與其目標值(反饋電壓基準)進行比較
，以生成一個誤差。該誤差隨後被用於調整控製變量(在本例中為占空比)以(yi)補(bu)償(chang)輸(shu)出(chu)偏(pian)差(cha)。另(ling)外(wai)，初(chu)級(ji)側(ce)與(yu)次(ci)級(ji)側(ce)上(shang)的(de)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)流(liu)隔(ge)離(li)也(ye)是(shi)必(bi)不(bu)可(ke)少(shao)的(de)。此(ci)類(lei)隔(ge)離(li)可(ke)通(tong)過(guo)采(cai)用(yong)一(yi)個(ge)變(bian)壓(ya)器(qi)或(huo)光(guang)耦(ou)合(he)器(qi)來(lai)實(shi)現(xian)。假(jia)設(she)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)VREF在整個溫度範圍內保持精準和穩定，那麼調節準確度將主要取決於輸出電壓檢測準確度(換句話說就是，VSENSE與VOUT相似度的高低)。

未調節型隔離式DC/DC轉換器

未調節型隔離式DC/DC轉換器(也被稱為“開環隔離式 DC/DC 轉換器”)在那些不需要精準輸出電壓的應用中得到了廣泛的使用。一種典型的應用是具有 50% 固定占空比的推挽式轉換器(圖3)。控製電路僅包括一個振蕩器和兩個柵極驅動器，其可產生兩個具有50%固定占空比的互補柵極信號
，用以驅動Q1和Q2。選擇適當的變壓器匝數比以提供所需的輸出電壓。既不需要反饋電路也不需要信號隔離器，從而縮減了成本和解決方案尺寸。

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推挽式轉換器實質上是一種正向導出式拓撲(forward-derived topology)。當其以50%的固定占空比運作時，輸出電壓調節可以使用圖4中的等效電路來詳細闡述。R是次級變壓器繞組和走線的等效電阻。輸出電壓可由式(1)來表達：



式中的VR是電阻器R兩端的電壓降，VF是二極管正向電壓降
，這兩者均與負載電流有關。而且，VR和VF還會隨著環境溫度而變化
，VOUT亦然。如式(1)所示，除了負載電流和環境溫度之外


，VIN也是影響VOUT的一個因素。這些因素根本沒有進行補償，因而有可能導致顯著的輸出電壓變化。這類轉換器之所以被為“未調節型”
，原因即在於此。

與推挽式轉換器相似，未調節型隔離式DC/DC轉換器的其他常用拓撲是半橋和全橋(H橋)式轉換器。由於成本低且電路十分簡單，因此這些未調節型隔離式DC/DC轉換器常被用作DC變壓器，以提供電流隔離。低壓降(LDO)穩壓器通常用作後置穩壓器
，以提供低噪聲和低紋波電源。

已調節型隔離式DC/DC轉換器

在未調節型隔離式DC/DC轉換器中
，輸入電壓、負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)和(he)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)均(jun)會(hui)影(ying)響(xiang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)準(zhun)確(que)度(du)。在(zai)那(na)些(xie)精(jing)準(zhun)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)和(he)嚴(yan)格(ge)調(tiao)節(jie)至(zhi)關(guan)緊(jin)要(yao)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)，這(zhe)是(shi)無(wu)法(fa)接(jie)受(shou)的(de)，因(yin)而(er)應(ying)采(cai)用(yong)已(yi)調(tiao)節(jie)型(xing)隔(ge)離(li)式(shi)DC/DC轉換器。我們以圖5所示的反激式轉換器為例來詳細闡述如何實現嚴格的調節。與未調節型推挽式轉換器(圖3)相(xiang)比(bi)，已(yi)調(tiao)節(jie)型(xing)反(fan)激(ji)式(shi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)具(ju)有(you)一(yi)個(ge)額(e)外(wai)的(de)反(fan)饋(kui)電(dian)路(lu)。另(ling)外(wai)
，還(hai)采(cai)用(yong)了(le)一(yi)個(ge)光(guang)耦(ou)合(he)器(qi)以(yi)把(ba)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)從(cong)次(ci)級(ji)側(ce)傳(chuan)輸(shu)至(zhi)初(chu)級(ji)側(ce)，同(tong)時(shi)實(shi)現(xian)電(dian)流(liu)隔(ge)離(li)。

采用光耦合器的優勢在於可以把反饋電路布設在次級側。這樣，就能夠直接感測和調節輸出電壓(即 VSENSE=VOUT)，這反過來又補償了輸入電壓
、負載電流和溫度對輸出電壓調節的所有影響。因此，通常可以預期在整個工作輸入電壓、負載電流和溫度範圍內實現1%至3%的嚴格調節準確度。

使用光耦合器也有幾個缺點。首先，光耦合器在控製環路中引入了一個額外的極點
，這將降低轉換器帶寬。其次，光耦合器具有很大的“逐件變異”(unit-to-unit variation)以及電流傳輸比(CTR)中的溫度和壽命劣化，因而使得控製環路設計受到約束。

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半調節型隔離式DC/DC轉換器

未調節型隔離式DC/DC轉換器雖然不需要任何光耦合器，但其無法提供任何的調節。與之相反，已調節型隔離式DC/DCzhuanhuanqiketigongyangedeshuchudianyatiaojie
，ranerquexuyaoshiyongyigeguangouheqi。zaixuduoyingyongzhong
，kehukenengbuxiwangcaiyongguangouheqi，danyaoqiuduishuchudianyashishiyidingchengdudetiaojie。suowei“半調節型”隔離式DC/DC轉換器將是合適的解決方案。

從輸出電壓調節的角度來看，半調節型隔離式DC/DC轉換器介乎於未調節型和已調節型隔離式DC/DC轉換器之間。與已調節型隔離式DC/DC轉換器相似
，半調節型隔離式DC/DC轉換器也具有一個反饋電路。然而
，它並不直接感測和調節輸出。取而代之的是，它隻檢測一個與次級側上的輸出電壓相似
、但通常參考於初級輸入電壓的電壓。這些方法也許不能實現與已調節型隔離式DC/DC轉換器準確度相同的輸出電壓，但其免除了光耦合器
，同時獲得了相當好的輸出電壓調節性能。在本文中討論的三個例子是Fly-Buck轉換器
、具有交叉調節輸出的反激式轉換器和初級側調節(PSR)反激式轉換器。

Fly-Buck轉換器

Fly-Buck 轉換器基本上就是一個同步降壓型轉換器，它具有一個耦合至其電感器的額外繞組，用以生成一個隔離式輸出(VOUT)。除了次級側上的隔離式輸出之外
，Fly-Buck轉換器還在初級側上提供了一個已調節輸出(VP)。初級側輸出的調節方式與獨立型同步降壓轉換器相同，如式(2)：



式中的D為圖6中的降壓開關Q1的占空比。當低壓側同步開關Q2導通時VP反射至次級側並被整流為VOUT。等效電路示於圖7。VOUT可利用式(3)來計算：


與式(1)和圖4所說明的未調節型推挽式轉換器相似，Fly-Buck的隔離式輸出是VR和VF(它們均取決於負載電流和溫度)的一個函數。然而
，VP是一個由反饋電路調節的恒定電壓
，這就使得VP(因而也包括VOUT)與VIN無關。對於Fly-Buck轉換器的隔離式輸出，VIN的影響得到了補償
，但是負載電流和溫度的影響則並未予以補償。於是，Fly-Buck轉換器歸類於半調節型隔離式DC/DC轉換器。

當Q1導通時
，輸出電容器COUT放電
，提供負載電流。當Q2導(dao)通(tong)時(shi)，輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)器(qi)電(dian)荷(he)得(de)到(dao)補(bu)充(chong)以(yi)保(bao)持(chi)調(tiao)節(jie)作(zuo)用(yong)。實(shi)際(ji)上(shang)
，變(bian)壓(ya)器(qi)或(huo)多(duo)或(huo)少(shao)會(hui)有(you)一(yi)些(xie)漏(lou)電(dian)感(gan)
，其(qi)決(jue)定(ding)了(le)次(ci)級(ji)繞(rao)組(zu)中(zhong)用(yong)於(yu)對(dui)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)器(qi)進(jin)行(xing)充(chong)電(dian)的(de)電(dian)流(liu)的(de)斜(xie)坡(po)上(shang)升(sheng)速(su)率(lv)。漏(lou)電(dian)感(gan)和(he)占(zhan)空(kong)比(bi)會(hui)影(ying)響(xiang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)調(tiao)節(jie)。應(ying)盡(jin)可(ke)能(neng)地(di)減(jian)小(xiao)漏(lou)電(dian)感(gan)並(bing)謹(jin)慎(shen)地(di)選(xuan)擇(ze)最(zui)大(da)的(de)工(gong)作(zuo)占(zhan)空(kong)比(bi)
，以(yi)減(jian)輕(qing)它(ta)們(men)對(dui)於(yu)調(tiao)節(jie)的(de)影(ying)響(xiang)。憑(ping)借(jie)正(zheng)確(que)的(de)設(she)計(ji)，大(da)概(gai)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)5%至10%(具體數值取決於負載電流範圍)的輸出電壓調節。

具有交叉調節輸出的反激式轉換器

反激式轉換器能夠很容易地生成多個輸出
，而不必像其他DC/DC轉換器拓撲那樣常常需要增設額外的輸出濾波電感器。在多輸出配置中(圖8)，隻有一個輸出Vaux是直接調節的，而其他的VOUT則依靠交叉調節。一般地，通過使已調節輸出Vaux參考於初級側上的輸入VIN，就能免除圖5所示的已調節型反激式轉換器的光耦合器。次級側上的隔離式輸出VOUT可由式(4)給出：



式中的VRs和VRa分別是次級繞組和輔助繞組的等效電阻電壓降。VRs
、VRa

、VFD1和VFD2均為其自身電流的函數。在次級繞組和輔助繞組中流動的電流是不均勻的
，因而在VOUT和Vaux之間的負載調節中導致失配。結果，VOUT的負載調節就沒有Vaux那麼好。隔離式輸出與VIN無關，這表明可獲得優良的線路輸入電壓調節性能。由於交叉調節輸出取決於負載電流範圍，故而通常可以實現5%至10%的輸出電壓調節。
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PSR反激式轉換器

雖然線路輸入電壓調節性能優良，但是Fly-Buck和依賴於交叉調節的反激式轉換器均無法補償負載電流對輸出電壓調節的影響。因此
，輸出電壓準確度取決於負載電流。PSR反激式轉換器(圖9)旨在通過更加準確地檢測輸出電壓來最大限度地抑製這種依存性。

通過運作於不連續導通模式(DCM)或邊界導通模式(BCM)
，次級電流在每個開關周期中恢複至零。圖10示出了DCM中的輔助繞組電壓分布。PSR反激式轉換器通過一個專用的鑒頻器和采樣器電路在拐點處(此時的次級電流近似為零)檢測輔助繞組電壓VSENSE。在采樣點上，由於次級電流為零，因此在繞組和走線兩端沒有電阻壓降。而且，采樣點處的二極管正向壓降變成一個常數VOFFSET，這與實際負載電流無關。於是，檢測電壓變為：



正因為如此，無論負載電流怎樣，VSENSEdouhenhaodidaibiaoleshuchudianya
，jinjuyouyigeketongguotiaozhengdianyafankuidianzufenyaqiyuyidixiaodegudingdianya。zheyang，fuzaidianliuduiyushuchudianyatiaojiedeyingxiangbiandedaolezuidaxiandudejianruo
，bingkeyuqishixianshangjiadefuzaitiaojie。youyuPSR反激式轉換器對線路輸入電壓和負載變動均實施了補償，所以能夠實現優於5%的總調節性能。

結語

為了實現電流隔離和安全性並改善抗噪聲能力，在隔離式DC/DC轉zhuan換huan器qi中zhong對dui次ci級ji側ce和he初chu級ji側ce進jin行xing了le電dian隔ge離li。功gong率lv級ji和he控kong製zhi電dian路lu都dou運yun用yong了le這zhe種zhong隔ge離li。輸shu出chu電dian壓ya的de檢jian測ce和he調tiao節jie方fang式shi決jue定ding了le輸shu出chu電dian壓ya調tiao節jie準zhun確que度du。未wei調tiao節jie型xing隔ge離li式shiDC/DC轉換器擁有最低的成本和最簡單的電路，但沒有調節功能。已調節型隔離式DC/DC轉換器可在整個線路輸入電壓、負載和溫度範圍內提供嚴格的調節，但需要使用一個光耦合器或數字隔離器IC。半調節型隔離式DC/DC轉換器則在輸出電壓調節和電路複雜性之間進行了折衷。最合適的解決方案應根據具體的應用需求來選擇。

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