在高壓電源設計中,安全考慮要求將高壓輸入與低壓輸出隔離。設計者通常在變壓器中使用磁隔離來傳遞電力,而光耦合器則提供光隔離來接收信號反饋。

光耦合器在孤立電源中的主要缺點之一是其可靠性。傳統(tǒng)光耦合器中使用LED傳輸信號穿過隔離屏障,導致電流傳遞比在溫度、正向電流和工作時間上存在很大的局部變化。光耦合器也缺乏隔離性能,因為它們通常使用弱絕緣材料,如環(huán)氧樹脂,有時只是空氣間隙。

一種純粹的硅基設備,可以模擬像德克薩斯儀器那樣的光耦合器的行為。?ISOM8110 糾正這些問題,因為它去除了LED元件,使用了諸如二氧化硅這樣的彈性隔離材料,并根據(jù)比國際電工委員會60747-5光耦合器標準嚴格得多的標準進行了認證和測試。

隨著時間和溫度的變化,光耦合器缺乏可靠性,這意味著許多部門,如汽車和空間,不得不依靠原始方的調(diào)節(jié)或其他手段來調(diào)節(jié)輸出。光乳化劑有助于提高可靠性,并且在不增加輸出濾波器的情況下,提供了對瞬態(tài)和環(huán)路響應的實質(zhì)性改進。

通常,孤立電源帶寬的限制因素是光耦合器的帶寬。這種帶寬受到光耦合器極的限制,光耦合器極是由其固有的寄生電容和輸出偏置電阻形成的。使用光模擬器消除了這個極,這將導致整個系統(tǒng)的帶寬更高,沒有任何改變輸出濾波器。 圖1 和 圖2 分別用光耦合器和光模擬器測試了一個孤立的回彈設計的頻率響應。

圖1 使用TCMT1107光耦合器的孤立電源的總帶寬。

圖2 使用isom8110光模擬器的孤立電源的總帶寬。

這兩種設計的目標是在保持60度相位邊緣和10db增益邊緣的同時,增加總體帶寬。 表1 列出并行結(jié)果。

光耦合器光乳化劑

帶寬(千赫)8.638.2

階段差額(度)60.267.4

收益率(分貝)18.711.62

表1 光耦合器與光模擬器頻率響應結(jié)果。

增加的帶寬的光-乳化劑有助于實現(xiàn)幾乎四倍的增加的總體帶寬的設計,同時保持相位和增加的利潤。 圖3 重點介紹了對光模擬器板與光耦合器板補償網(wǎng)絡的更改。如您所見,這些更改是最小的,只需要改變總共三個被動組件。光模擬器的另一個好處是它與大多數(shù)光耦合器兼容,所以它不需要為現(xiàn)有的設計進行新的布局。

圖3 對光模擬器板與光耦合器板補償網(wǎng)絡的示意圖更改。

只包括在?TL431 從一種設計到另一種設計,都改進了斯多特電壓調(diào)節(jié)器.除了C19、C22和R20之外,其余的設計都是相同的,包括包括輸出電容的功率級組件。

由于帶寬增加了四倍,我們也能夠顯著地提高瞬態(tài)響應,而不給輸出增加任何電容。 圖4 和 圖5 分別顯示光耦合器和光模擬器設計的瞬態(tài)響應。

圖4 光耦合器設計的瞬態(tài)響應。

圖5 光模擬器設計的瞬態(tài)響應顯示整體瞬態(tài)響應降低50%以上。

在這兩個測試中,負載步驟和旋轉(zhuǎn)速率是相同的。負載級反應從光耦合器的-1.04V降至-360mv,負載級反應從840mV降至260mV。這是整體瞬態(tài)響應減少50%,而不增加更多的輸出電容器.

光刺激劑的好處

由于光模擬器比光耦合器提供了顯著的帶寬改進,設計者可以減小輸出電容器的尺寸,而不影響成本敏感和尺寸敏感的孤立設計的瞬態(tài)性能。

在以前不能使用光耦合器的應用中,如汽車和空間,光模擬器也比光耦合器提供了更多的可靠性。隨著帶寬的增加,光模擬器可以為電源的整個回路提供更高的帶寬,從而在不增加輸出電容的情況下,產(chǎn)生明顯的更好的瞬態(tài)響應。對于現(xiàn)有的設計,光模擬器與大多數(shù)光耦合器的PIN-PIN兼容性允許下拉式替換,只需對補償網(wǎng)絡進行輕微的調(diào)整。