內(nèi)部i耦合器技術(shù)：isoPower解釋器

在發(fā)布第一代iso電源產(chǎn)品ADuM524x系列之前，在同一封裝中實(shí)現(xiàn)信號(hào)和電源隔離一直是許多系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的夢(mèng)想。.iso電源解決了提供隔離電源的常見問題，與傳統(tǒng)解決方案相比，它還大大降低了尺寸和成本。ADuM524x適用于許多需要數(shù)字隔離的低功耗應(yīng)用，例如數(shù)據(jù)采集模塊和工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。但是，ADuM524x存在一些限制，無法被廣泛采用。首先，隔離功率輸出僅為50 mW。其次，靜態(tài)電流高，負(fù)載小時(shí)效率下降很快。

為了消除這些限制，我們開發(fā)了第二代iso電源產(chǎn)品ADuM540x、ADuM520x和ADuM5000，這些產(chǎn)品不僅可以將隔離功率輸出提高10×至500 mW，還可以將靜態(tài)電流降低5×至20 mA以下。此外，功率轉(zhuǎn)換效率從滿載（33 mA）時(shí)的100%下降到負(fù)載31%（20 mA）時(shí)的20%。

圖1所示的全集成轉(zhuǎn)換器架構(gòu)使用兩個(gè)0.6 μm高壓CMOS開關(guān)，采用交叉耦合配置，并帶有片內(nèi)變壓器;這形成了持續(xù)的振蕩。變壓器的中心抽頭連接到VDD，以170 MHz諧振切換，以實(shí)現(xiàn)高效的能量傳輸。集成的肖特基二極管用作整流裝置。這些二極管的導(dǎo)通和恢復(fù)速度足夠快，可實(shí)現(xiàn) 170 MHz 整流。500 KHz反饋PWM信號(hào)打開和關(guān)閉諧振變壓器開關(guān)動(dòng)作，而不是直接控制兩個(gè)CMOS開關(guān)。這種方法將能量調(diào)節(jié)與能量轉(zhuǎn)換分開，從而優(yōu)化功率傳輸并保持調(diào)節(jié)。

圖1.功率傳輸框圖。

反饋PWM信號(hào)由集成在次級(jí)芯片上的控制器產(chǎn)生。改進(jìn)的比例加積分（PI）控制器用于實(shí)現(xiàn)高輸出精度和對(duì)高頻噪聲的一定抗擾度。所有補(bǔ)償元件均在芯片上實(shí)現(xiàn)。PWM是通過將誤差放大器的輸出與恒定頻率斜坡波形發(fā)生器的輸出進(jìn)行比較來創(chuàng)建的。誤差放大器的差分輸入為4：1分壓輸出電壓和通過片內(nèi)帶隙基準(zhǔn)電壓發(fā)生器產(chǎn)生的1.25 V基準(zhǔn)電壓。PWM 信號(hào)使用單獨(dú)的 i耦合器信號(hào)變壓器從次級(jí)傳輸?shù)匠跫?jí)。

通過這些改進(jìn)，帶有isoPower集成隔離電源的i耦合器產(chǎn)品現(xiàn)在擴(kuò)展了應(yīng)用，以解決為隔離系統(tǒng)供電的挑戰(zhàn)，并具有降低總系統(tǒng)，尺寸和成本的額外好處。

審核編輯：郭婷