芯洲科技100V ISO-BUCK隔離應用方案介紹

在工業(yè)/通信應用，如電信48V系統(tǒng)、POE交換器、工業(yè)步進伺服系統(tǒng)、BMS、GPS TRACKER等終端應用中，通常需要供電系統(tǒng)可以提供5W左右的隔離電源輸出。這組隔離電源，主要為隔離通信接口、隔離驅(qū)動等負載供電。

如圖1所示，傳統(tǒng)方式多采用小功率隔離電源模塊從系統(tǒng)的5V/12V取電，實現(xiàn)隔離輸出。

圖1 常見的隔離電源架構

ISO-BUCK由于其設計簡潔、成本較低、隔離輸出等特點，在這類應用場景中的使用也逐漸增多。ISO-BUCK從同步降壓轉(zhuǎn)換器演變而來，用耦合電感或變壓器取代一級降壓變換器的電感，構成類似反激的拓撲，實現(xiàn)原/副邊隔離，從而幫助用戶節(jié)省隔離電源的成本。

圖2 ISO-BUCK隔離電源系統(tǒng)架構

ISO-BUCK應用簡介

圖3 SCT2A23單路隔離輸出應用線路圖

如圖3所示，芯洲科技采用同步降壓轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)ISO-BUCK的應用。

線路采用SCT2A23自身的反饋采樣控制，磁耦合實現(xiàn)隔離輸出的電壓調(diào)節(jié)，不需要光耦或額外的變壓器繞組用于反饋控制，設計簡潔。

主反饋這路電源可滿足原邊側(cè)系統(tǒng)的供電需求，實現(xiàn)高精度電壓輸出。副邊側(cè)可以為系統(tǒng)提供隔離電源，為通信芯片和隔離驅(qū)動芯片進行供電。

在不同應用中，也可采用不同的變壓器繞組選型，實現(xiàn)單路或多路隔離輸出、正/負壓輸出，如圖4所示。

圖4 SCT2A23多路隔離輸出應用線路圖

ISO-BUCK注意事項

因為ISO-BUCK拓撲沒有隔離光耦反饋環(huán)路，所以在應用中需要注意副邊輸出的電壓精度是否可以滿足實際應用需求。

如圖5/6所示，單路隔離輸出時，當原邊/副邊有100mA以上的負載時，副邊輸出可以有比較穩(wěn)定的輸出。

圖5 5V-》5V輸出，原/副邊不同負載電流時，副邊輸出電壓精度

而以下兩種情況時：

1）原邊工作電流較大（》0.5A），而副邊電流較?。ā?.1A）時；

2）原邊工作電源較小（0A~0.1A）或輸入電壓變化比較大時。

副邊輸出電壓精度相對較差。在此應用中，如果還需要較高精度的副邊電壓輸出，建議可以改變原/副邊變壓器匝比，抬高副邊輸出電壓，并增加二級穩(wěn)壓線路（如LDO或穩(wěn)壓管）來實現(xiàn)高精度的穩(wěn)壓輸出。

圖6 8V-》12V輸出，原邊空載，副邊不同負載電流時，副邊輸出電壓精度

SCT2A23芯片特性

SCT2A23在輕負載下有三種選擇操作模式，效率高達90%，具有良好的散熱能力，滿載支持85℃環(huán)境溫度工作。滿足多種工業(yè)/通信應用的需求，可選擇：

1） 脈沖頻率調(diào)制（PFM），在輕負載時實現(xiàn)高效率的靈活性；

2） 超聲模式（USM），使開關頻率在輕負載條件下保持在可聽音頻范圍以上；

3） 強制脈寬調(diào)制（FPWM），實現(xiàn)更小的輸出紋波并支持隔離降壓拓撲。

應用場景：

隔離式 RS-232 和 RS-485 通信通道、線路驅(qū)動器、隔離式放大器、傳感器以及 CAN 收發(fā)器，在這類通信和數(shù)據(jù)采集等設備應用中，隔離供電可提供較好的抗噪功能；

伺服等領域可為IGBT提供隔離柵極驅(qū)動電源；

醫(yī)療應用中提供隔離確保安全性；

BMS等帶電池應用場景可延長電池待機時間；

10W以下小功率隔離供電具有較好的競爭力。

產(chǎn)品描述

? 4.5V-100V 輸入電壓范圍

? 1.2A 連續(xù)輸出電流

? 支持2A峰值電流

? 1.2V ±1% 反饋電壓

? 集成 600m? 上管和 300mΩ 下管功率 MOSFETs

? 帶VCC二極管的靜態(tài)電流為15uA

? 無VCC二極管的靜態(tài)電流為150uA

? 可選PFM/USM/FPWM輕載工作模式

? 3.6ms 內(nèi)置軟啟動時間

? 300KHz 固定開關頻率

? COT控制模式

? FPWM模式支持Iso-buck Topology

? 精密的使能電壓，可編程UVLO閾值和遲滯

? 逐周期電流限制

? 輸出過壓保護

? 過溫保護

? ESOP-8 封裝