规划人员规划阻隔式AC-DC、DC-DC或DOSA兼容型电源模块时，面临着以更佳的功用应对市场需求的应战。本文介绍数字阻隔器差错放大器，它可改进初级端操控架构的瞬态呼应和作业温度规模。传统的初级端操控器运用是运用光耦合器供给反应回路阻隔，运用分流调节器供给差错放大器和基准电压。尽管光耦合器作为阻隔器用于电源中具有本钱低价的优势，但它会将最大环路带宽约束在50 kHz，并且实践带宽会低得多。快速牢靠的数字阻隔器电路在单封装内集成阻隔式差错放大器和精细基准电压源功用，运用该电路可完成极低温漂和极高带宽的精细阻隔式差错放大器。阻隔式差错放大器能完成250 kHz以上的环路带宽，使得以更高开关速度作业的阻隔式初级电源规划成为或许。凭借正确的电源拓扑，更高的开关速度可支撑在更为紧凑的电源中运用更小的输出滤波器电感和电容。
咱们首先将评论一个反激式转换器拓扑，由于就元器材数目而言，它是最简略的电路。反激式电路运用最少的开关;本例中，仅在初级端运用了一个开关，并在次级端运用了一个整流二极管。简略反激式电路一般用于输出功率相对较低的运用中，但它的确具有高输出纹波电流和低交越频率，由于存在右半平面(RHP)零点。成果，反激式电路需求具有较大输出纹波电流额定值的大输出电容。图1显现选用光耦合器的方法，分流调节器在其中用作阻隔式输出电压Vo的反应电压差错放大器。分流调节器用作准确标准时，可供给精度典型值为2%的基准电压。输出电压经过火压，然后由内部差错放大器将其与分流调节器的基准电压进行比较，比较成果输出至光耦合器的LED电路。光耦合器LED由输出电压和串联电阻偏置，所需的电流量依据光耦合器电流传输(CTR)特性确认。
图1. 带光耦合器和分流调节器的反激式调节器框图
CTR为晶体管输出电流和LED输入电流之比。CTR的特性不是线性的，因光耦合器而异。如图2所示，光耦合器CTR值会在整个作业寿数内改动，对规划安稳性提出应战。今日规划并测验的光耦合器其初始CTR一般具有2比1的不确认性，但长时刻作业在高功率和高密度电源的高温环境下，几年今后CTR将下降40%。将光耦合器用作线性器材时，它具有相对较慢的传输特性(小信号带宽约50 kHz)，因而对电源的环路呼应也较慢。关于反激式拓扑而言，较慢的传输特性或许并不存在任何问题，由于该拓扑要求针对下降环路带宽而对差错放大器作出补偿，以便输出安稳。问题在于，跟着时刻的推移，光耦合器输出特性的改动或许会迫使规划人员进一步下降环路呼应，以保证环路的安稳性。环路呼应较慢的缺陷在于这样做会使瞬态呼应功用下降，且负载瞬态之后的输出电压需更长的时刻才干康复。添加一个更大的输出电容有助于削减输出电压的下降，但会添加输出呼应时刻。这样做会导致电源规划更杂乱且更为贵重;而尺度更小、本钱更低的处理方案是能够完成的。
图2. 光耦合器CTR下降
前文说明晰光耦合器作为线性阻隔器运用时在作业安稳性方面的困难;了解之后，便能查看阻隔式差错放大器随时刻和极点温度改动供给安稳牢靠功用的才能。如图3所示，现以宽带运算放大器和1.225 V基准电压源部分替代分流调节器和VREF功用，并以根据数字阻隔器技能的快速线性阻隔器替代光耦合器。器材右侧的运算放大器具有同相引脚+IN(衔接至内部1.225 V基准电压源)和反相引脚-IN，可用于阻隔式DC-DC转换器输出的反应电压衔接(运用分压器完成衔接)。COMP引脚为运算放大器输出，在补偿网络中可衔接电阻和电容元件。COMP引脚从内部驱动发送器模块，将运算放大器输出电压转换为调制脉冲输出，用于驱动数字阻隔变压器。在阻隔式差错放大器左边，变压器输出信号解码后转换为电压，驱动放大器模块。放大器模块产生EAOUT引脚上的差错放大器输出，驱动DC-DC电路中PWM操控器的输入。
图3. 阻隔式差错放大器替代光耦合器和分流调节器
图4. 阻隔式差错放大器输出精度与温度的联系
这款最新的阻隔式差错放大器的优势包含：基准电压源和运算放大器规划为温度规模内具有最小的失谐和增益差错漂移。1.225 V基准电压源电路在温度规模内的精度调整为1%，比分流调节器更准确，且漂移量更低。如图4所示，阻隔式差错放大器的典型输出特性在-40℃至+125℃规模内的改动量仅为0.2%，完成了高度准确的DC-DC输出。为了保持安稳的输出特性，运算放大器的COMP输出经脉冲编码，可跳过阻隔栅发送数字脉冲，然后由数字阻隔变压器模块解码回模拟信号，彻底处理了运用光耦合器进行阻隔时CTR值产生改动的问题。
若运用要求选用反激式电路以供给超乎寻常的快速瞬态呼应，则能够运用推挽式拓扑合作阻隔式差错放大器完成。推挽式电路如图5所示。图中，两个MOSFET替换开关，对变压器的两个初级绕组充电，然后两个带二极管的次级绕组导通，并对输出滤波器电感和电容充电。推挽拓扑经补偿后极为安稳，并具有快得多的开关频率和更快的环路呼应。与反激式电路相同的阻隔式DC-DC规划示例(5V输入到5V输出，1.0 A输出电流)现用于选用ADuM3190阻隔式差错放大器的推挽式电路中。比较较慢的200 kHz典型反激式规划，推挽式规划具
有1.0 MHz开关频率;因而，与一款光耦合器比较，带宽更高的ADuM3190显然是更佳挑选。输出滤波器%&&&&&%从200 μF(典型反激式)下降至仅27 μF(推挽式)，并添加了一个小型47 μH电感。图6中的波形显现100 mA至900 mA负载阶跃条件下，集成阻隔式差错放大器的推挽式电路呼应时刻仅为100 μs，比较典型反激式拓扑的400 μs，速度提升了4倍。推挽式电路输出电压的改动起伏仅为200 mV，比较反激式电路的400 mV，其改动起伏削减了一半。运用速度更快的推挽式拓扑和带宽更高的阻隔式差错放大器，可获得更快的瞬态呼应高功用以及更小的输出滤波器尺度。
图5. 集成数字阻隔器差错放大器的推挽式转换器框图
图6. 集成数字阻隔器差错放大器的推挽式转换器(100 mA至900 mA负载阶跃)
运用400 kHz高带宽阻隔式差错放大器便有或许完成这些改进，供给更快的环路呼应。次级端差错放大器具有10 MHz的高增益带宽积，比分流调节器速度快大约5倍，可在阻隔式DC-DC转换器中完成更高的开关频率(高达1 MHz)。与在整个寿数周期和温度规模内具有不确认电流传输比的光耦合器处理方案不同，阻隔式差错放大器的传递函数不随寿数周期而改动，在-40℃至+125℃的宽温度规模内保持安稳。有了这些功用上的改进，关于期望改进瞬态呼应和作业温度规模的阻隔式DC-DC转换器电源规划师而言，阻隔式差错放大器将成为首选处理方案。
