目前,，簡單性和高效率不再是反激式隔離電源的可選項了,，在這種情況下，能夠不使用光耦合器以提高性能無疑具有重要意義,。光耦合器通常用在低功率(10 W ~ 60 W)反激式隔離電源的反饋環(huán)路中,。利用副端電壓基準(zhǔn)和誤差放大器驅(qū)動光耦合器，將控制信號送回主端以進行電壓調(diào)節(jié)和瞬態(tài)響應(yīng),。這種方法除了器件密集,，還由于在反饋環(huán)路中放置了一個光耦合器而引入了很多設(shè)計問題。
反饋環(huán)路中的光耦合器工作時需要保持相對小的電流傳輸比（CTR）容限,，電流傳輸比又常被稱為增益,。在0℃ ~ 70℃，一般光耦合器 CTR 的變化幅度可能達到 100%,，因此光耦合器很難保持恰當(dāng)?shù)脑鲆嬖６群拖辔辉６?。光耦合器隨著時間的推移性能容易惡化。不要讓過大的電流流過發(fā)光二極管,，因為這會引起過早老化,。由于過早老化導(dǎo)致的 CTR 變化可能會引起電源振蕩或電源故障。此外,，閉環(huán)電源系統(tǒng)的響應(yīng)時間在很大程度上取決于光耦合器的響應(yīng)時間,。在最好的情況下，光耦合器會有幾微秒的傳輸延遲,。在遠(yuǎn)高于 100kHz 的典型工作頻率上,，光耦合器可能是閉環(huán)系統(tǒng)中響應(yīng)速度最慢的器件,。慢速控制環(huán)路意味著，在發(fā)生階躍負(fù)載等瞬態(tài)事件時,，輸出電壓會過度偏離標(biāo)稱值,。
圖 1 示出了反激式轉(zhuǎn)換器電路圖，該電路基于反激式同步隔離控制器 LT3825,。這個電路具有輸入欠壓保護和輸出短路保護功能,。
LT3825 是一個電流模式開關(guān)控制器集成電路，專門用于采用同步整流的反激式無光耦合器隔離電源,。電流模式工作改善電壓瞬態(tài)抑制,、提供簡單環(huán)路補償并具有固有的“內(nèi)部”快速電流控制環(huán)路和較慢的“外部”電壓控制環(huán)路。內(nèi)部電流環(huán)路對主端和副端開關(guān) MOSFET 施加逐周期的即時控制,。LT3825控制 IC的工作方式與傳統(tǒng)反激式電流模式開關(guān)類似,，只是輸出電壓反饋是通過檢測電源變壓器繞組完成的。這減少了橫跨隔離勢壘而連接至電源變壓器以及用于副端同步MOSFET的同步驅(qū)動變壓器組件的數(shù)目,。電源變壓器需要在效率,、最大功率輸出、尺寸,、耦合方式,、漏電感、互繞組電容和最終成本之間取得平衡,。設(shè)計方案所需輸入和輸出規(guī)格不同,，平衡結(jié)果也不同。
LT3825 具有一個獨特的反饋放大器,，該放大器在反激期間對電源變壓器繞組電壓采樣，并利用這個電壓控制反饋環(huán)路,。用于反饋的電源變壓器繞組可以是單獨的繞組,，也可以是主端反激繞組。采用上述任一方式都可獲得相同的電壓調(diào)節(jié)和快速瞬態(tài)響應(yīng),。在利用主端繞組實現(xiàn)反饋時,，還需要一個晶體管來降低檢測電壓。LT3825 內(nèi)的專用反饋電路在反激脈沖期間讀取返回的輸出電壓信息,。然后這個電壓與精確的內(nèi)部基準(zhǔn)比較,，獲得一個誤差信號。這個誤差信號用來調(diào)制 Q1 的接通時間,，其調(diào)制方式就像調(diào)整輸出電壓一樣,。這種方法的一個重要優(yōu)點是，輸出電壓信息在開關(guān)周期終止后，立即到達控制器,。在基于光耦合器的常規(guī)設(shè)計中,，僅光耦合器就產(chǎn)生幾微秒的延遲，從而限制轉(zhuǎn)換器的瞬態(tài)響應(yīng),。當(dāng)主端MOSFET開關(guān)Q1斷開時,，其漏極電壓上升到高于VIN,。主端 MOSFET 斷開,、副端同步 MOSFET Q2 接通時，發(fā)生反激,。在反激期間,，未驅(qū)動的變壓器引腳電壓由副端電壓決定。
外部電阻分壓器R1/R2改變反激電壓的大小,，反激電壓出現(xiàn)在圖2中的反饋引腳上,。然后，反饋放大器與內(nèi)部帶隙基準(zhǔn)作電壓比較,。這個反饋放大器實際上是一個互導(dǎo)放大器,，其輸出僅在反激期間連接到 Vc。Vc 引腳上的外部電容器匯合凈反饋放大器電流,，以提供控制電壓來設(shè)定電流模式跳變點,。由于整個環(huán)路是高增益的，因此FB 引腳上的調(diào)節(jié)電壓近似等于帶隙基準(zhǔn) VFB,。到此為止,，一直在以偽 DC 方式看待反激式反饋放大器的工作。但是反激信號是一個脈沖,，而不是一個 DC 電平,。必須在電路上做好防備，以實現(xiàn)僅在反激脈沖出現(xiàn)時啟動反激放大器,。這是由控制器內(nèi)部的“使能”電壓實現(xiàn)的,。需要定時信號來啟動和禁止反激式放大器，以確保反饋信號在恰當(dāng)?shù)臅r間采樣,，這由 LT3825 自動控制,。
LT3825 通過反激脈沖的動作影響對輸出電壓的調(diào)節(jié),。如果輸出開關(guān)沒有接通,，就沒有反激脈沖，而且也不提供輸出信息,。這造成了不規(guī)則的環(huán)路響應(yīng)和啟動問題,。該解決方案要求主端開關(guān)在每個振蕩器周期中具有一個絕對最小接通時間。如果輸出負(fù)載低于上述情況下所產(chǎn)生的負(fù)載，那么通常會采取強制連續(xù)工作的方式,。主端開關(guān)關(guān)閉時,，出現(xiàn)反激脈沖。不過,，要經(jīng)過一定的時間,，直至變壓器主端電壓波形反映輸出電壓波形。部分原因是主端 MOSFET 漏極節(jié)點有一定的上升時間,，但更重要的原因是變壓器存在漏電感,。變壓器漏電感在主端引起電壓尖峰，這個尖峰與輸出電壓沒有直接關(guān)系,。反饋放大器電路的內(nèi)部穩(wěn)定也需要一定的時間,。為了不受這些因素的干擾，在開關(guān)斷開指令和反饋放大器啟動之間引入了固定延遲,，這叫做使能延遲期,。
反饋放大器一旦啟動，就需要一定的機制來禁止它,。這是由故障分離比較器實現(xiàn)的 ,，反激電壓(FB)與一個固定基準(zhǔn)(標(biāo)稱值為 80% VFB)作比較。當(dāng)反激波形下降到低于基準(zhǔn)電平時,，就禁止反激放大器,。反饋放大器一旦使能，就會在一個固定的最短時間內(nèi)保持工作,，這個最短時間叫做“最短使能時間”,。這是為了防止鎖定，尤其是在輸出電壓異常低的時候(例如在啟動時),。最短使能時間確保 VC 節(jié)點電壓能夠升高,，并將電流模式跳變點提高到故障檢測系統(tǒng)能夠恰當(dāng)工作的水平。這個時間由單個電阻在內(nèi)部設(shè)定,。該反饋放大器僅在一個周期的部分時間內(nèi)使能工作,。這可以在一個固定的最小使能時間和一個大約為開關(guān)“斷開”時間與使能延遲時間之差的最大值之間變化。此外,，LT3825 的同步整流器輸出(SG 引腳)使得驅(qū)動同步副端整流器 MOSFET 很簡單,，同時還可保持很少的器件數(shù)。設(shè)定 Q2 相對于 Q1 的死區(qū)時間僅需要用一個電阻編程,。由于避免了傳統(tǒng)的,、更復(fù)雜的和分立的定時電路，因此允許設(shè)計師設(shè)定最佳死區(qū)時間,，因為這種定時在 LT3825 內(nèi)得到了很好的控制,。該集成電路也不需要副端同步控制器集成電路以及與其相關(guān)的電路,。
LT3825 反激式無光耦合器同步隔離控制器設(shè)計允許設(shè)計師改善響應(yīng)時間和效率，同時在反激式隔離設(shè)計中保持卓越的負(fù)載和電壓調(diào)節(jié),。它允許較少的器件數(shù),，簡化了實施，而且無需光耦合器,。