避免隔离设计的隐藏成本

wang7812

现有的分离式解决方案(如隔离返驰式转换器)具有物料清单(BOM)成本低等优点，但也存在一些缺点。典型的返驰式设计(图1)包含驱动隔离变压器的控制器、次级整流和滤波以及光隔离回馈网络。误差放大器需要开发补偿网络的设计工程以稳定电压回路，并且它的性能还取决于光耦合器性能的一致性。光电耦合器常常被视为廉价隔离器而用于电源，但其电流传输比(CTR)变化限制了电压回馈性能和有效工作温度范围。
CTR参数定义为输出晶体管电流与输入LED电流之比，并且它是非线性的，具有明显的个体差异。光耦合器的初始CTR通常具有2比1的不确定性，在高温环境中使用多年后下降高达50% (例如在高功率、高密度电源中的光耦合器)。对于项目经理而言，从成本的角度来看，返驰式分离组件方法似乎更好，但需要权衡工程量和技术风险。

图1：典型隔离式反激DC/DC转换器
分离式方法的另一个问题，在于能否满足安全标准。安全机构对分离式设计的审查越发严密，因此针对分离式系统设计获得必要的认证通常需要进行多次设计迭代。
系统中的隔离也增加了电源设计的复杂性。典型的非隔离设计具有常见的约束条件，如输入电压和输出电压范围、最大负载电流、噪声和涟波、瞬时性能、启动特性等。就其本质而言，隔离屏障无法同时轻松监控输入和输出条件，这使得性能指针的实现更加困难。分割的接地域还会形成耦极天线，并且穿过势垒的任何共模电流将激励耦极子，并且产生无用的辐射能量。