摘要: 在尺寸和成本限制允许的情况下,可以用电容器代替变压器来实现隔离。该电路具有集成的主侧控制器和h桥驱动器(MAX256),可产生电容隔离输出电压。
用于隔离电源电路的集成h桥驱动器(MAX256)通常驱动变压器的初级,但它也可以驱动一对电容器,替代变压器提供隔离和功率传输。
这篇文章的类似版本出现在2007年6月15日的EE Times杂志上。
隔离电源通常用变压器产生,但也可以用电容器产生。对于某些系统,尺寸和成本的限制可能有利于电容器。
在图1中,IC (MAX256)是用于隔离电源电路的集成初级侧控制器和h桥驱动器。它的振荡器、保护电路和内部FET驱动器通常为变压器的初级绕组提供高达3W的功率。在这种情况下,该装置驱动一对电容器,取代变压器提供隔离和电力传输。
图1所示 这个简单的电路产生一个电容隔离输出电压
IC的可调开关频率(100kHz至1MHz)允许使用小型隔离电容器,如下图所示,给出1MHz时电容器阻抗的方程。低输出功率时损耗可以忽略不计;
X (C) =(1/2)πfC = 1 /(2×3.14×10(6)×0.45×10(6))≅0.35欧姆
来自IC (ST1和ST2)的互补方波驱动信号由隔离电容耦合,并由二极管进行全波整流以产生隔离输出电压。高开关频率也允许使用小输出电容。忽略开关损耗,输出电压为:
V = - 2 V (CAP) - 2 V(二极管),我在哪里V (CAP) = ×X (C)。假设I(OUT) = 500mA
V = 5 - 2(0.5×0.35)- 2(0.5)= 5 - 0.35 - 1≅3.7 V
这种电路适用于隔层间电位差固定的应用。(电容器对直流信号提供隔离,但对交流信号不提供隔离。)如图所示的元件值和500mA负载,纹波电压约为直流输出电平的10%。你可以通过增加输出电容的值来减少这个纹波。其他电路性能包括8欧姆 (~0.5A)负载下的上电响应(图2),空载上电响应(图3),以及通过将8欧姆连接到空载输出(图4)获得的负载瞬态响应。(在图2至4中,通道3是+5V电源(V(CC)),通道4是输出电容两端的电压。)
图2 图1电路在8欧姆负载下的上电响应
图3 图1电路空载时的上电响应
图4 图1电路的负载-暂态响应,从空载切换到8欧姆负载
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