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有些小功率的隔离电源对输出功率要求很小，比如就5V,50mA的输出能力就可以。绝缘耐压要求也不高，或者做负电源绝缘耐压几十V就可以了。但是用户希望找一个小体积的隔离变压器，最好还是贴片的方便生产。体积要小是这类应用最大的需求。因此YJGQDD从常规的有2个线圈的器件：贴片共模电感开始测试。 常规的共模电感2 个线圈匝数比是1 ：1 的，因此理论上输出电压经过整流滤波后带轻载电压会比输入电压低，输入5V 电压，输出带轻载后大概在4.3V 左右。我在这个帖子中https://www.amobbs.com/thread-5700598-1-1.html 测试了TDK 的ACP3225-102-2P-T000 贴片电感。输入5V 的情况下输出电流可以达到4.8V,100mA 。但是需要2MHz 的开关频率驱动，静态电流有54mA 。静态电流大了意味着大量的能量变成了变压器的热能，变压器容易发烫，电感量会下降，最后容易烧掉变压器。因此并不适合用于隔离电源变压器。后面还测试过几种： DLW21HN181SQ2L：体积是很小，但是静态电流上百mA，无法有效输出电压。 SDCW3225S-2-102TF：静态电流也偏大，导致了效率很低，无法实用。 最后找到了这款网口变压器，初级和次级分别由2个线圈，这样方便接成1:2或1：1的匝数比，可以满足几个电压的变换组合。 TXF453229NF-351，4.5mm X 3.2mm X2.9mm的尺寸，体积也不大。初级电感量350uH。 虽然1：1：1：1的匝数比不能算是最佳的匝数比，不好设计5V输入，稍高于5V的输出的应用。单是好在小体积贴片，静态功耗低，可以使用2MOS或4MOS的驱动方式设计5V输入到12V输入，4V，5V或11V输出等几个电压规格的组合。输出功率建议控制在0.5W以内，在测试阶段因为输出功率在1W以上，变压器温升高而烧掉过变压器。（小体积变压器带来的问题是变压器的最大功率受限制，线比较细，温升高了变压器更容易饱和，漆包线更容易烧）。为了便于说明，设以上网口变压器的匝数为（1-6）脚匝数=（6-2）脚匝数=（5-3）脚匝数=（3-4）脚匝数=Ta匝
1号实验板使用的电路如下：2MOS驱动方式
使用电容来对上臂的PMOS做浮动驱动，简化了PMOS在高于驱动芯片供电电压下的驱动电路，缺点是输入电压不能超过15V，否者在快速上电的时候PMOS的G极容易承受VCC电压击穿。 测试数据如下： 变压器初级通过JP3来选择初级是Ta匝还是2Ta匝。次级的匝数为2Ta匝。 JP3上标注的X1表示Ta：2Ta=1:2 。X2表示2Ta：2Ta=1：1 小结：对于5V输入，使用2MOS驱动，采用1：2的匝数比，输出可以在4V，20mA以上。静态电流在5mA左右。使用宽脉冲方式驱动就可以了。窄脉冲驱动静态电流优势不大，输出电压偏低。 12V输入情况测试： 总结：变压器1W输出时温升明显，不建议长期使用，建议50mA，0.5W以内的输出功率比较合适。使用2MOS驱动的方式适合做B1205模块使用，最大输出50mA，5V。使用100KHz和250Khz效率和输出电压相差不大，建议使用250KHz驱动。 纹波测试：
12Vin，10mA输出，X1档，250KHz，宽脉冲模式；纹波5.6mV： 12Vin，50mA输出，X1档，250KHz，宽脉冲模式；纹波8.4mV： 关于使用电容驱动PMOS的方案的快速上电时PMOS的Vgs波形： 可以看到上电瞬间Vg还有一个比输入电压还高一些的负电压脉冲，当输入电压大于15V时，Vgs电压可能会超过PMOS管允许的-20V电压，照成PMOS击穿损坏。 驱动芯片FFMS-ADJ1的PMOS驱动脚波形： 可以看到上电瞬间因为IO内部有二极管，因此IO上电没有像PMOS一样的尖峰。快速上电时的电压差完全由PMOS的Vgs承受了，要是PMOS的Vgs加TVS钳位，那么剩下的电压就由驱动芯片的IO承受。 2号实验板采用4MOS驱动方式。
变压器匝数比为1：2。从效率来说适合3.3V转5V的应用，稳压后的输出效率会高一些。板子使用BAT54SDW的SOT-363封装的200mA，内含4个肖特基管子组成全桥整流。体积小，但是相同输出电流时压降要比4个1A的肖特基大的多。2号板子适合要求小体积，10几个mA输出的应用。驱动侧使用的2个SOT23-6封装的集成PMOS+NMOS的管子在5V输入时使用FFTG0616变压器可以驱动2W以上的输出功率。因此要求多路小电流的隔离输出应用。可以采用一个驱动电路驱动多个TXF453229NF-351网口变压器+整流滤波的方案，这样每路隔离电源占板面积和高度都很小。 小结：3.3V转5V输出，最大输出电流20mA。LDO上的压降也很小，稳压后的效率有64%。 5V转5V输出，最大输出50mA，但是LDO上的压降有有3.13V，因此稳压后的效率只有42%。 纹波测试：因为2号小板使用4.7uF 0402电容作为整流后的滤波电容，因此整流输出后的纹波电压远大于10uF0805的滤波电容。不考虑体积的情况下建议使用0805及以上的10uF贴片电容优于0603或0402等小封装的贴片电容滤波效果。 3.3V输入，10mA输出的纹波：27.4mV
5V输入，10mA输出的纹波：37.4mV： 3号实验板使用74LVC2G14的门电路驱动网口变压器 3号实验板相当于4MOS的驱动方式，需要外部提供1路PWM信号。另外一路反向的PWM信号由门电路自己的一个非门产生。 对于LVC系列大电流输出的非门来说，输入3.3V，输出5V时，最大输出电流小于10mA。 输入5V,输出5V的应用，最大输出电压为30mA，并且效率只有40%左右。 3号板子的优势是利用一个SOT-363小封装的非门就完成的4MOS驱动方式，适合用于MCU侧需要增加一路隔离的485，由MCU的一个IO提供PWM信号给非门，非门驱动网口变压器，输出整流使用的BAT54SDW也是小封装的肖特基。整体个隔离电源的体积比B0505小，MCU停止输出PWM信号时，此时整个隔离电源的功耗为0，关闭隔离部分不需要增加额外的MOS管。 对比成品模块在小电流输出时的效率
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发表于 2020-4-5 13:13:09
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