560V输入、无光隔离反激式转换器

作者：Zhijun (George) Qian

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，从而实现严格的稳压。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，需要泄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®8315 是一款具有集成式 630V/300mA 开关的高电压反激式转换器。LT8315 免除了增设光耦合器、复杂的次级侧基准电路、额外的启动组件和一个外部高电压 MOSFET 的需要。

性能和简单性

LT8315 在一个耐热性能增强型 630 引脚 TSSOP 封装内集成了一个 20V MOSFET 和控制电路，并移除了 8315 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。边界模式操作有助于实现出色的负载调节。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，LT<>解决方案的组件数量较少，大大简化了隔离式反激式转换器的设计。

图1所示为具有20V至450V宽输入范围的反激式转换器的完整原理图。它具有一个 12V 输出，并在 5mA 至 440mA 以上的负载电流范围内保持严格的稳压。输出电流能力随输入电压的增加而增加，当输入电压超过440V时，输出电流可达250mA。该反激式转换器具有 85% 的峰值效率。即使没有光耦合器，负载和线路调节也保持严格，如图2所示。

图1.完整的 12V 隔离式反激式转换器，适用于 20V 至 450V 的宽输入


图2.图1中反激式转换器的负载和线路调整率

用于启动的内部耗尽型 MOSFET

LT8315 具有一个内部耗尽模式 MOSFET，该 MOSFET 具有一个负门限电压，并且通常处于导通状态。在启动时，该 MOSFET 将 INTVCC 电容器充电至 12V，以便 LT8315 具有开始开关的电源。因此，无需外部泄放电阻器或其他启动元件。一旦 INTVCC 充电，耗尽模式 MOSFET 就会关闭以减少功率损耗。

低静态电流

LT8315 通常需要一个小的输出预负载，该预负载作为静态电流反射回输入。当负载变得非常轻时，LT8315 在保持最小电流限值的同时降低开关频率，以便在适当采样输出电压的同时减小电流。典型的最小开关频率约为3.5kHz。当使能待机模式时，最小频率进一步降低到220Hz，对于超低静态电流，最小频率降低了16×。

在待机模式下，LT8315 的预负载通常小于全输出功率的 0.1%，静态电流低于 100μA — 这对于在始终接通系统中要求高效率的应用非常重要。

非隔离降压转换器

LT8315 的高电压输入能力可轻松应用于非隔离式解决方案。非隔离转换器不需要隔离转换器的变压器，而是采用相对便宜的现成电感器作为磁化元件。

对于非隔离降压应用，LT8315 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。LT8315独特的检测方案仅在开关节点接地时才能看到输出电压，这导致了一个简单的降压原理图，如图3所示。二极管D2和FB引脚上的两个电阻构成反馈路径。

图3.非隔离降压转换器原理图：20V 至 560V 输入至 12V/120mA

图3所示为非隔离式降压转换器的原理图，该转换器可将20V至560V的极宽范围输入转换为稳定的12V输出。该电路可实现高达85%的效率。

结论

LT8315 可在 18V 至 560V 的宽输入电压范围内工作，可提供高达 15W 的隔离输出功率。它不需要光耦合器，并具有丰富的特性，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。

高集成度简化了各种应用中低组件数、高效率解决方案的设计：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。