非隔离直流-直流转换器常见问题FAQ

隔离和非隔离直流-直流转换器有什么区别？

隔离描述了直流-直流转换器输入和输出之间的电气隔离。隔离直流-直流转换器利用一个变压器来消除输入输出之间的直流路径。相反地，非隔离直流-直流转换器则在输入输出之间具有一条直流路径。非隔离直流-直流转换器设计通常采用专用IC。

为什么系统电源需要隔离？

为安全计，电子系统的交流输入和直流输出间必须隔离。所有工作在交流线网的系统都有隔离要求，包括前端直流-交流电源(front-end ac-dc power supply)，隔离“砖式(brick)”直流-直流转换器，非隔离负载点转换器(point-of-load converter)。根据具体应用的不同，直流-交流和直流-直流电源的典型隔离电压在1500V到4000V之间。

非隔离直流-直流转换器IC的典型应用有哪些？

不使用交流线网的电池系统是非隔离直流-直流转换器的主流应用。此外，由隔离直流-直流转换器提供输入功率的负载点直流-直流转换器，如总线转换器，代表了非隔离直流-直流转换器的另一个广泛应用领域。

典型非隔离直流-直流转换器IC的电路是什么？

下图显示了非隔离降压转换器IC的简单原理图。电阻R1和R2构成分压器，可调节降压转换器的输出电压。非隔离直流-直流转换器可以通过使用精密电阻将输出电压设置在1.8、2.5、3.3或5.0 V等，从而具有不同的输出电压。

隔离开关模式的直流-直流转换器IC具有哪些典型的元件配置？

隔离直流-直流转换器利用一个电感-电容输出滤波器，用一个二级电路是二极管整流或同步整流的开关变压器来产生直流输出电压。它往往采用光耦合器来提供隔离反馈电压。典型拓扑结构为反驰或前向转换器(Flyback or forward converter)。这种配置的优点是通过增加二级变压器线圈能产生多个输出电压。

非隔离开关模式的直流-直流转换器IC具有哪些典型的元件配置？

这类直流-直流转换器IC大多数都使用了内部或外部的同步整流器。唯一的磁性元件通常是输出电感。与隔离直流-直流转换器相比，在功率电压级相同的情况下，它的成本往往更小，元件更少，占用的印制电路板面积却更小。而且，由于这类直流-直流转换器的磁性元件只有一个电感，故电磁干扰对它的影响更小。

这个非隔离降压转换器IC采用了一个由n沟道功率MOSFET组成的外部同步转换器，它反馈回一个非隔离直流电压。不过，隔离转换器则需要一个用于反馈的光耦合器。

为什么非隔离直流-直流转换器IC的输入电容十分重要？

输入电容大小的主导因素是它的电流处理能力。决定这种能力的通常是封装尺寸和电容的等效串联阻抗(equivalent series resistance，ESR)。如果这两个标准都被满足，则电容往往足够大，可以防止阻抗和输入电压源的交互作用。一般而言，用陶瓷电容作为输入滤波，因为它能同时提供低阻抗和小占位面积的优点。图中，CIN是输入电容。

为什么非隔离直流-直流转换器IC的输出滤波器很重要？

输出滤波器由一个电感(图中的L1)和一个电容(图中的COUT)组成。由于输出电容是直流-直流转换器反馈环路的一部分，它的大小和ESR都很重要。电感特性影响着输出纹波和电路稳定性。电感的重要参数包括它的感应系数、饱和电流和核心材料。饱和电流应该大于最大输出电流，这样它才能应付任何的纹波或瞬间过电流事件。

在非隔离直流-直流转换器IC中，软启动是必需的吗？

内部软启动限制了浪涌电流，并能实现直流-直流转换器的受控启动。没有软启动，直流-直流转换器可能产生启动瞬态效应，对系统里的其它电路造成影响。大多数IC的软启动电路都采用一个外部电容来提供启动时间。

LM1770同步降压控制器

LM1770采用微型SOT23封装，是一种高效的同步降压开关控制器。它的恒定导通时间(constant on-time)控制简化了补偿需求，使所需外部元件数目减至最小，并且节省了印制电路板空间。LM1770还具有一种独特的输入前馈 (feedforward)功能，可以频率独立于输入电压而保持恒定。

输入电压优化范围在2.8V到5.5V间，可提供一个低至0.8V的可调输出电压。该控制器IC在一种同步整流器配置中驱动一个外部高端PFET和低端NFET，使之效率高达95％。按照具体应用所需的开关频率，LM1770可分为三种版本。额定开关频率范围为100到1000kHz。其它特性还包括400-μA的静态电流，内部软启动以及短路保护。

LM5005高压2.5-A降压调节器

LM5005高压开关调节器采用最少的外部元件，拥有高效高电压降压调节器所需的所有功能。该调节器的片上75-V n沟道降压开关具有2.5A的输出能力。它的输入电压范围为7到75V，输出可调节，低达1.225 V。这种IC利用一个模拟电流斜坡实现电流模式控制，可提供固有线路前馈、逐周期电流限制、轻松的环路补偿等性能。模拟电流斜坡降低了其脉冲宽度调制电路的噪声灵敏度，从而可以可靠控制高输入电压应用所需的极小占空比。

通过使用一个单独的外部电阻，工作频率可在50到500 kHz间变化。多个LM5005调节器能够自同步或与一个外部时钟同步。保护功能包括电流限制、热关断、远程关断能力，以及可编程软启动。该器件采用功率增强型TSSOP-20封装，它具有一个可提高其热性能的暴露的裸片衬垫。

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