设计新知：低成本隔离式3.3V到5V DC/DC转换器的分立设计

　　隔离式3.3V到5V转换器通常用于远距离数据传输网络，这种网络中总线节点控制器由一个3.3V电源工作以节省电量，而总线电压为5V，以保证在远距离传输过程中的信号完整性并提供高驱动能力。尽管市场上已经有了3.3V到5V转换的隔离式DC/DC转换器组件，但集成的3.3V到5V转换器仍然很难找到。即使找到，这些特定的转换器（特别是那些具有稳定输出的转换器）通常都有较长的产品交付时间、价格相对昂贵并且一般都有一定的隔离电压限制。

　　如果应用要求2kV以上的隔离电压、60%以上的转换器效率或者标准组件可靠的有效性，那么分立设计就是一种能够替代集成组件的低成本方案。分立DC/DC转换器设计的缺点是需要做大量的工作——选择稳定的振荡器结构和先断后通电路，选择可以通过标准逻辑门有效驱动的MOSFET，适宜实施温度和长期可靠性测试。所有这些努力都要花费时间和资金。因此，在仓促进行这样一个计划以前，设计人员应该考虑到下列事项：集成组件通常已通过温度测试，并且拥有其他工业资质。这些组件不仅仅是最可靠的解决方案，而且还拥有较快的上市时间。

　　不稳定输出转换器每1000片的起售定价一般为4.50到5.00美元，而稳定输出的转换器通常为此价格的两倍，大约为10.00美元或更高。因此，合理的做法是购买具有不稳定输出的转换器，或者利用降压电容对输出进行缓冲，或者将其送入低成本、低压降稳压器 （LDO），例如：TI的TPS76650。

　　图1所示的分立DC/DC转换器设计仅使用了一些现有的标准组件（例如：逻辑IC和MOSFET等），服务于变压器驱动器，以及一个用于稳定输出电压的LDO。该电路使用许多通孔组件制成样机，从而使其比集成组件的体积要大，但是由于使用TI的Little Logic™器件，板空间得到了极大缩减。

　　这种设计的主要好处是较少的材料清单 （BOM），以及为1到6kV范围隔离电压选择隔离变压器的自由度。我们的目标是：通过使变压器驱动器级为稳定输出全集成DC/DC转换器和独立变压器驱动器提供一款低成本的替代方案。

　　图1 隔离式3.3V到5V推拉式转换器

　　工作原理

　　低成本、隔离式DC/DC转换器一般为推挽式驱动器类型。工作原理非常简单。带推挽输出级的方波振荡器驱动一个中心抽头变压器，其输出经过整流，可以稳定或非稳定 DC 形式使用。一个重要的功能性要求是方波必须具有50%占空比，以确保变压器铁心对称磁化。另一个要求是磁化电压 （E） 和磁化时间 （T） 的乘积（称作ET乘积，单位为Vμs），不得超出由其厂商规定的变压器典型 ET乘积。我们还必须紧挨振荡器安装使用先断后通电路，以防止推挽输出级的两个变压器铁芯柱同时导电从而引起电路故障。