扩展600V输入、无光耦合器隔离式反激式控制器的电源电压

Yuchen Yang and William Xiong

在传统的隔离式高压反激式转换器中，使用光耦合器将稳压信息从副边基准电压源电路传输到初级侧，可实现严格的稳压。问题在于，光耦合器大大增加了隔离设计的复杂性：存在传播延迟、老化和增益变化，所有这些都使电源环路补偿复杂化，并可能降低可靠性。此外，在启动期间，需要放放电阻或高压启动电路来初始为IC上电。除非在启动元件上增加额外的高压MOSFET，否则泄放电阻器是造成不受欢迎的功率损耗的来源。

LT®8316 是一款微功率、高压反激式控制器，不需要光耦合器、复杂的次级侧基准电路或额外的启动组件。

扩展电源电压

LT8316 采用耐热性能增强型 20 引脚 TSSOP 封装，并移除了 8316 个引脚以实现高电压间隔。通过对来自第三个绕组的隔离输出电压进行采样，无需光耦合器即可进行稳压。输出电压由两个外部电阻器和第三个可选温度补偿电阻器设置。准谐振边界模式操作有助于实现出色的负载调节、小变压器尺寸和低开关损耗，尤其是在高输入电压下。由于在次级电流几乎为零时检测输出电压，因此无需外部负载补偿电阻器和电容器。因此，LT1解决方案具有低组件数，大大简化了隔离式反激式转换器的设计（见图<>）。

图1.完整的12 V隔离反激式转换器，适用于20 V至800 V的宽输入，最小启动电压为260 V。

LT8316 的额定工作电压为 V在最高 600 V，但可以通过将齐纳二极管与 V 串联来扩展在针。齐纳二极管两端的压降降低了施加到芯片上的电压，使电源电压超过600 V。

图1显示了具有18 V至800 V宽输入范围的反激式转换器的完整原理图。LT8316数据手册中详细介绍了元件选择指南。220 V 齐纳二极管与 V 串联在引脚，启动时的最小电源电压为260 V，给予或接受，考虑齐纳二极管的电压容差。请注意，启动后，LT8316将在电源电压低于260 V的情况下正常工作。

图2显示了不同输入电压下的效率，反激式转换器实现了91%的峰值效率。即使没有光耦合器，不同输入电压下的负载调节也保持严格，如图3所示。

图2.反激式转换器的效率如图1所示。

图3.图1中反激式转换器的负载和线路调整率。

低启动电压设计

以前的解决方案将输入电压扩展到800 V，但齐纳二极管将最小启动电压提高到260 V。挑战在于某些应用需要高输入电压和低启动电压。

另一种800 V最大输入电压解决方案如图4所示。该电路使用齐纳二极管和晶体管构成稳压器。输入电压可以安全地达到 800 V 与 V在引脚稳压在 560 V 左右。该电路的优点是它允许LT8316在较低的电源电压下启动。

图4.隔离式反激式转换器原理图：20 V至800 V输入至12 V，启动电压低。

非隔离降压转换器

LT8316 的高电压输入能力可轻松应用于不需要隔离变压器的简单、非隔离式降压型转换器。采用相对便宜的现成电感器作为磁性元件。

对于非隔离降压应用，LT8316 的接地引脚连接到降压拓扑的开关节点，该节点是一个可变电压。LT8316 独特的检测方案仅在开关节点接地时才能看到输出电压，从而得出一个简单的降压原理图。

与反激式转换器一样，降压转换器的电源电压可以延长。图5显示了输入电压高达800 V的降压转换器原理图。220 V齐纳二极管放置在电源电压和V之间在LT8316 的引脚。考虑到齐纳二极管的电压容差，启动时的最小电源电压为260 V。启动后，LT8316 在较低的电源电压下继续正常工作。图6显示了不同输入电压下的效率，降压转换器实现了91%的峰值效率。负载和线路调整率如图7所示。

图5.电源电压高达800 V的非隔离式降压转换器原理图。

图6.降压转换器的效率如图5所示。

图7.图5中降压转换器的负载和线路调整率。

与图4中的反激式转换器类似，可以在电源电压和V之间增加一个稳压器。在引脚，以实现降压转换器的低启动电压。应该注意的是，从GND引脚到V有一个体二极管在引脚，它提高了晶体管的发射极电压并导致基极-发射极击穿。为了防止这种情况，增加了两个二极管来保护晶体管。低启动电压解决方案如图8所示。

图8.800 V 原理图在具有低启动电压的非隔离式降压转换器。

结论

LT8316 在准谐振边界模式下工作，无需光耦合器即可实现出色的调节性能。此外，它还具有丰富的特性，如低纹波突发模式操作、软启动、可编程电流限制、欠压锁定、温度补偿和低静态电流。高集成度简化了从电池供电系统到汽车、工业、医疗、电信电源和隔离式辅助/内务管理电源等各种应用中低元件数量、高效率解决方案的设计。

审核编辑：郭婷