穿过阻隔栅供电：知道阻隔式直流/ 直流偏置电源

电子规划人员运用的东西箱一日千里。要找到合适作业的东西，不只需求了解手头上的使命和现有东西，还要知道怎么充分使用这些东西。

关于规划人员来说，在阻隔栅内移动信号和电源是一项常见的应战。为了进步安全性和抗噪功用，或发生较大的电势差，
或许需求在不同的体系域之间进行阻隔。

例如，手机充电器通过内部阻隔，可在连接器短路时避免用户触电。

在工厂机器人等其他运用中，灵敏操控电路独自接地，并与发生较大直流电流、噪声和接地反弹的电机阻隔。

一般在整个阻隔栅中进行通讯和感应。具有操控器局域网
(CAN) 或 CAN 灵敏数据速率 (FD) 协议通讯的轿车运用，经过集成了阻隔组件和收发器组件的阻隔式 CAN 收发器，可将这类信号与轿车的高压侧阻隔。工业运用也能够运用 CAN 协议和 RS-485 协议完成长距离串行通讯。与阻隔 CAN 和 CAN FD 信号相似，规划人员可运用专为 RS-485 协议规划的阻隔式收发器。维护继电器运用阻隔式电流和电压传感器感应整个电网中的电力运送。牵引逆变器和电机驱动器接纳电机操控器宣布的脉宽调制信号，然后信号经过阻隔器向栅极驱动器宣布敞开或封闭绝缘栅双极晶体管的指令。

经过供给从阻隔栅一侧到另一侧的偏置电源，阻隔式偏置转化器可完成阻隔通讯和感应。电流和电压传感器、数字阻隔器和栅极驱动器一般需求 15W 以下乃至低至几十毫瓦的电源。图 1 所示为上述每种运用的示例。

阻隔式直流/直流偏置电源要求

无论是具有外部电源开关的操控器、将一个操控器与多个电源开关集成的转化器，仍是将多个操控器、电源开关和变压器集成为一体的电源模块，都有许多可供给阻隔式偏置电源的解决方案。因为偏置电源解决方案品种广泛，触及的运用也是多种多样，为了以超低本钱契合各类标准，全面了解各种运用要求是非常重要的。

图 1. 阻隔式偏置运用。

规划人员至少应了解偏置电源输入电压规模、输出电压和输出功率要求。一些运用将需求多个偏置电压，因而确认每个输出的可接受调理规模至关重要。阻隔等级、环境作业温度规模、电磁搅扰 (EMI) 和电磁兼容性 (EMC) 等体系要求会进一步驱动规划决议计划。表 1 从极为广泛的视点展现了阻隔式偏置转化器的四种示例标准。

下面咱们来看阻隔式偏置电源拓扑的部分示例。

表 1. 阻隔式偏置转化器标准示例。

反激式

反激式转化器是一种众所周知的拓扑结构，数十年来运用广泛。这种电源转化器具有灵敏性和低本钱等特色，可用于多种
运用。凭仗集成场效应晶体管 (FET) 和初级侧操控等增强功用，这种拓扑结构愈加备受瞩目。

与正激、推挽和半桥等降压拓扑比较，反激拓扑仅需求一个初级开关、一个整流器和一个相似变压器的耦合电感器。 图 2
所示为转化器的简化原理图。初级开关翻开时， 入电压则施加在初级绕组上，在变压器气隙内贮存能量。在这种情况下，仅输出电容器给输出负载供电。初级开关封闭时，贮存在变压器中的能量则经过整流器运送到次级侧，为负载和输出电容器供电。

图 2.反激式转化器。

反激式转化器彻底可用作偏置转化器，原因如下：反激式转化器能在一个转化级内完成调理和阻隔，也可灵敏用于多个输出。您可挑选输出绕组数量，然后在变压器上环绕线圈，来匹配您所选的装备。输出绕组电压是占空比与初级绕组和次级绕组匝数比的函数。也能够将每一输出端作为不同的接地基准点，然后满意体系阻隔要求。反激式转化器的其他优势包含本钱相对较低、具有宽的输入输出作业电压规模。

为了完成最佳功用，应对反激式变压器进行合理规划。变压器应杰出耦合且漏感低，然后进步功率、完成最优调理，尤其是在多输出的情况下。此外，还有必要约束初级侧与次级侧间的寄生电容，然后避免发生过多的电磁搅扰 (EMI)。

Fly-Buck™ 转化器

Fly-Buck 转化器是德州仪器 (TI) 用于建立阻隔式偏置电源的专用拓扑，其作业输入电压可高达 100V。

与反激式转化器相同，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET) 一般集成在集成电路 (IC) 中，可轻松完成初级侧操控。 图 3 所示为 Fly-Buck转化器。此拓扑选用同步降压转化器与耦合电感器，可发生一个或多个阻隔式输出。高侧开关翻开时，初级侧作为降压转化器运转，而次级绕组电流为零。高侧开关封闭且低侧开关翻开时，初级侧使用其贮存的能量对次级侧供电。

图 3. Fly-Buck™ 转化器。