除了用于電信和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)外，許多其他噪聲敏感應(yīng)用也需要隔離直流輸出，如汽車電池充電，各種電子負(fù)載的中間總線電壓和工業(yè)輸入。雖然反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器應(yīng)用中很受歡迎，但由于其相對(duì)簡單且與其他隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比成本低，因此設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的反激并不容易，因?yàn)樽儔浩餍枰脑O(shè)計(jì)，并且環(huán)路補(bǔ)償可能很復(fù)雜。此外，它需要一個(gè)光耦合器或額外的變壓器繞組，用于從次級(jí)側(cè)反饋輸出電壓，以保持輸出精度。

光耦合器的傳播延遲，老化和增益變化進(jìn)一步使環(huán)路補(bǔ)償和反激轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定性變得復(fù)雜，同時(shí)限制了轉(zhuǎn)換器的瞬態(tài)響應(yīng)。此外，光耦合器消耗功率并增加電源的成本和物理尺寸。設(shè)計(jì)具有額外繞組的高性能變壓器可能需要花費(fèi)大量時(shí)間，因?yàn)楝F(xiàn)成的變壓器選擇有限。最后，使用額外的繞組會(huì)增加變壓器的物理尺寸和成本。

幸運(yùn)的是，最近功率轉(zhuǎn)換技術(shù)的進(jìn)步使得低功耗隔離轉(zhuǎn)換器更容易設(shè)計(jì)。通過采用初級(jí)側(cè)感應(yīng)方案并在邊界模式下運(yùn)行轉(zhuǎn)換器，凌力爾特公司的無光反激轉(zhuǎn)換器（如LT3574和LT8300）通過消除對(duì)光耦合器，外部MOSFET的需求，簡化了反激式轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)，次級(jí)側(cè)參考電壓和額外的變壓器繞組。它的邊界模式是一種可變頻率，電流模式，控制開關(guān)方案（稍后會(huì)更多），也可以改善整個(gè)線路，負(fù)載和溫度范圍的調(diào)節(jié)。據(jù)Linear介紹，與等效連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）設(shè)計(jì)相比，邊界模式還允許使用更小的變壓器。這些反激式解決方案在隔離電源中很受歡迎，電源范圍從不到一瓦到幾十瓦不等。

初級(jí)側(cè)檢測

專為隔離式反激式架構(gòu)而設(shè)計(jì)，單片LT3574可在3 V至40 V的輸入電源電壓下工作，無需外部電源開關(guān)即可提供高達(dá)3 W的輸出功率，因?yàn)樗闪似瑑?nèi)0.65 A，60 V NPN功率晶體管。輸出電壓很容易設(shè)置，兩個(gè)外部電阻連接到RFB和RREF引腳，變壓器匝數(shù)比如圖1所示。

圖1：無光反激轉(zhuǎn)換器的輸出電壓可通過兩個(gè)外部電阻和變壓器匝數(shù)比輕松設(shè)置。

根據(jù)LT3574數(shù)據(jù)表中的描述，在功率晶體管關(guān)斷期間，初級(jí)側(cè)開關(guān)節(jié)點(diǎn)波形處精確測量輸出電壓（圖2），其中N是變壓器的匝數(shù)比，VIN是輸入電壓，VC是最大鉗位電壓。反向轉(zhuǎn)換器在次級(jí)側(cè)電流減小到零后立即打開其內(nèi)部開關(guān)，并在開關(guān)電流達(dá)到預(yù)定義的電流限制時(shí)關(guān)閉。因此，器件始終在連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）和非連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）的轉(zhuǎn)變下工作，通常稱為邊界模式或臨界導(dǎo)通模式。

圖2：初級(jí)側(cè)開關(guān)節(jié)點(diǎn)波形。

Linear的解釋表明邊界模式控制是一種可變頻率，電流模式切換方案。當(dāng)內(nèi)部電源開關(guān)打開時(shí)，變壓器電流會(huì)增加，直到達(dá)到其預(yù)設(shè)的電流限制設(shè)定點(diǎn)。 SW引腳上的電壓上升到輸出電壓除以次級(jí)到初級(jí)變壓器匝數(shù)比加上輸入電壓。當(dāng)通過二極管的次級(jí)電流降至零時(shí)，SW引腳電壓降至VIN以下。內(nèi)部DCM比較器檢測到此事件并重新打開開關(guān)，重復(fù)該循環(huán)。

邊界模式在每個(gè)周期結(jié)束時(shí)將次級(jí)電流返回到零，導(dǎo)致寄生電阻電壓降不會(huì)引起負(fù)載調(diào)節(jié)誤差。此外，主反激開關(guān)始終在零電流時(shí)導(dǎo)通，輸出二極管沒有反向恢復(fù)損耗。這種功率損耗的降低使反激式轉(zhuǎn)換器能夠以相對(duì)較高的開關(guān)頻率工作，與低頻替代設(shè)計(jì)相比，這反過來又減小了變壓器的尺寸。

圖3顯示了使用LT3574的5 V反激式轉(zhuǎn)換器的測量輸出功率。數(shù)據(jù)表顯示，采用3：1變壓器繞組比，此設(shè)計(jì)實(shí)例在30 V輸入電壓時(shí)提供接近2.5 W的輸出功率，在20 V輸入時(shí)提供約2 W的輸出功率。

圖3：上圖顯示了使用LT3574的5 V輸出隔離反激式轉(zhuǎn)換器的輸出功率與輸入電壓的關(guān)系。

變壓器規(guī)格和設(shè)計(jì)可能是成功應(yīng)用LT3574的最關(guān)鍵部分。由于變壓器次級(jí)側(cè)的電壓是由初級(jí)側(cè)的電壓推斷出來的，因此必須嚴(yán)格控制匝數(shù)比以確保輸出電壓一致。凌力爾特公司與領(lǐng)先的磁性元件制造商合作，生產(chǎn)用于LT3574的預(yù)先設(shè)計(jì)的反激變壓器。 LT3574數(shù)據(jù)手冊(cè)中的表格列出了許多用于各種輸出電壓和電流水平的現(xiàn)成變壓器，這些變壓器來自WürthElektronik和其他供應(yīng)商。據(jù)Linear介紹，選擇變壓器匝數(shù)比使得轉(zhuǎn)換器具有足夠的電流能力和低于50 V的開關(guān)應(yīng)力。表1顯示了不同變壓器匝數(shù)比下的開關(guān)電壓應(yīng)力和輸出電流能力。

N V（MAX）V IN（MAX）IOUT（MAX）VIN（MIN）占空比1：1 33.5 V 0.34 A 16％~22％2：1 39 V 0.57 A 28％~35％3： 1 44.5 V 0.73 A 37％~45％4：1 50 V 0.84 A 44％~52％

表1：開關(guān)電壓應(yīng)力和輸出電流能力與匝數(shù)比的關(guān)系。

為了簡化從數(shù)據(jù)表表中列出的部件中選擇正確的變壓器的任務(wù)，可以使用列出的任何變壓器對(duì)基于LT3574的DC/DC反激式轉(zhuǎn)換器進(jìn)行建模。通過從公司網(wǎng)站下載LTspice仿真軟件的免費(fèi)副本，設(shè)計(jì)人員可以模擬并產(chǎn)生逼真的結(jié)果，以確認(rèn)變壓器和反激式轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)，Linear說。模擬電路包括有關(guān)電路如何啟動(dòng)的信息以及對(duì)不同輸入電壓的負(fù)載步驟的反應(yīng)。根據(jù)Linear的說法，很容易做出改變并看到對(duì)轉(zhuǎn)換器性能的影響。

高輸入電壓

對(duì)于輸入電壓高達(dá)100 V的電信，汽車，工業(yè)和醫(yī)療系統(tǒng)等應(yīng)用，凌力爾特提供LT8300。為了簡化隔離式反激式轉(zhuǎn)換器解決方案，LT8300集成了260 mA，150 V DMOS電源開關(guān)，內(nèi)部補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，軟啟動(dòng)電容和所有控制邏輯功能。因此，僅使用少量外部元件，該器件可在5 V時(shí)提供高達(dá)2 W的隔離輸出功率（圖4）。該轉(zhuǎn)換器的輸入電源電壓范圍為6 V至100 V.

圖4：基于LT8300的隔離式反激式轉(zhuǎn)換器不需要光耦合器，只需很少的外部元件即可提供穩(wěn)定的5 V輸出電壓。

如圖4所示，隔離輸出電壓可以通過一個(gè)外部電阻設(shè)置，補(bǔ)償和軟啟動(dòng)電路集成在轉(zhuǎn)換器芯片中。低紋波突發(fā)模式操作可在輕負(fù)載條件下保持高效率，同時(shí)最大限度地降低輸出電壓紋波。1使用少量外部元件，Linear的無光反激轉(zhuǎn)換器芯片簡化了低功耗隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)效率和嚴(yán)格的監(jiān)管。此外，它們可以在寬輸入電壓范圍內(nèi)工作，輸入電壓高達(dá)100 V。