用LT8316簡化應用中低元件數量、高效率解決方案的設計

作者：Yuchen Yang and William Xiong

在傳統的隔離式高壓反激式轉換器中，使用光耦合器將穩壓信息從副邊基準電壓源電路傳輸到初級側，可實現嚴格的穩壓。問題在于，光耦合器大大增加了隔離設計的復雜性：存在傳播延遲、老化和增益變化，所有這些都使電源環路補償復雜化，并可能降低可靠性。此外，在啟動期間，需要放放電阻或高壓啟動電路來初始為IC上電。除非在啟動元件上增加額外的高壓MOSFET，否則泄放電阻器是造成不受歡迎的功率損耗的來源。

LT?8316 是一款微功率、高壓反激式控制器，不需要光耦合器、復雜的次級側基準電路或額外的啟動組件。

擴展電源電壓

LT8316 采用耐熱性能增強型 20 引腳 TSSOP 封裝，并移除了 8316 個引腳以實現高電壓間隔。通過對來自第三個繞組的隔離輸出電壓進行采樣，無需光耦合器即可進行穩壓。輸出電壓由兩個外部電阻器和第三個可選溫度補償電阻器設置。準諧振邊界模式操作有助于實現出色的負載調節、小變壓器尺寸和低開關損耗，尤其是在高輸入電壓下。由于在次級電流幾乎為零時檢測輸出電壓，因此無需外部負載補償電阻器和電容器。因此，LT1解決方案具有低組件數，大大簡化了隔離式反激式轉換器的設計（見圖<>）。

圖1.完整的12 V隔離反激式轉換器，適用于20 V至800 V的寬輸入，最小啟動電壓為260 V。

LT8316 的額定工作電壓為 V在最高 600 V，但可以通過將齊納二極管與 V 串聯來擴展在針。齊納二極管兩端的壓降降低了施加到芯片上的電壓，使電源電壓超過600 V。

圖1顯示了具有18 V至800 V寬輸入范圍的反激式轉換器的完整原理圖。LT8316數據手冊中詳細介紹了元件選擇指南。220 V 齊納二極管與 V 串聯在引腳，啟動時的最小電源電壓為260 V，給予或接受，考慮齊納二極管的電壓容差。請注意，啟動后，LT8316將在電源電壓低于260 V的情況下正常工作。

圖2顯示了不同輸入電壓下的效率，反激式轉換器實現了91%的峰值效率。即使沒有光耦合器，不同輸入電壓下的負載調節也保持嚴格，如圖3所示。

圖2.反激式轉換器的效率如圖1所示。

圖3.圖1中反激式轉換器的負載和線路調整率。

低啟動電壓設計

以前的解決方案將輸入電壓擴展到800 V，但齊納二極管將最小啟動電壓提高到260 V。挑戰在于某些應用需要高輸入電壓和低啟動電壓。

另一種800 V最大輸入電壓解決方案如圖4所示。該電路使用齊納二極管和晶體管構成穩壓器。輸入電壓可以安全地達到 800 V 與 V在引腳穩壓在 560 V 左右。該電路的優點是它允許LT8316在較低的電源電壓下啟動。

圖4.隔離式反激式轉換器原理圖：20 V至800 V輸入至12 V，啟動電壓低。

非隔離降壓轉換器

LT8316 的高電壓輸入能力可輕松應用于不需要隔離變壓器的簡單、非隔離式降壓型轉換器。采用相對便宜的現成電感器作為磁性元件。

對于非隔離降壓應用，LT8316 的接地引腳連接到降壓拓撲的開關節點，該節點是一個可變電壓。LT8316 獨特的檢測方案僅在開關節點接地時才能看到輸出電壓，從而得出一個簡單的降壓原理圖。

與反激式轉換器一樣，降壓轉換器的電源電壓可以延長。圖5顯示了輸入電壓高達800 V的降壓轉換器原理圖。220 V齊納二極管放置在電源電壓和V之間在LT8316 的引腳?？紤]到齊納二極管的電壓容差，啟動時的最小電源電壓為260 V。啟動后，LT8316 在較低的電源電壓下繼續正常工作。圖6顯示了不同輸入電壓下的效率，降壓轉換器實現了91%的峰值效率。負載和線路調整率如圖7所示。

圖5.電源電壓高達800 V的非隔離式降壓轉換器原理圖。

圖6.降壓轉換器的效率如圖5所示。

圖7.圖5中降壓轉換器的負載和線路調整率。

與圖4中的反激式轉換器類似，可以在電源電壓和V之間增加一個穩壓器。在引腳，以實現降壓轉換器的低啟動電壓。應該注意的是，從GND引腳到V有一個體二極管在引腳，它提高了晶體管的發射極電壓并導致基極-發射極擊穿。為了防止這種情況，增加了兩個二極管來保護晶體管。低啟動電壓解決方案如圖8所示。

圖8.800 V 原理圖在具有低啟動電壓的非隔離式降壓轉換器。

結論

LT8316 在準諧振邊界模式下工作，無需光耦合器即可實現出色的調節性能。此外，它還具有豐富的特性，如低紋波突發模式操作、軟啟動、可編程電流限制、欠壓鎖定、溫度補償和低靜態電流。高集成度簡化了從電池供電系統到汽車、工業、醫療、電信電源和隔離式輔助/內務管理電源等各種應用中低元件數量、高效率解決方案的設計。

審核編輯：郭婷