采用单个IC从30 V至400 V输入产生隔离或非隔离±12 V输出

作者：ADI 公司 Zhijun （George） Qian，William Xiong

电动汽车、大型储能电池组、家庭自动化、工业和电信电源都需要将高电压转换为±12 V，以满足为放大器、传感器、数据转换器和工业过程控制器供电的双极性电源轨需求。所有这些系统中的挑战之一是构建一个紧凑、高效的双极性稳压器，它的工作温度范围为-40°C至+ 125°C，这在汽车和其他高环境温度应用中尤为重要。

线性稳压器已广为人知，并且通常位列双极性电源备选方案的首位，但它不适用于上述高输入电压、低输出电压的应用，这主要是由线性稳压器在高降压比下的散热所导致。此外，双极性解决方案至少需要两个集成电路（IC）：一个正输出线性稳压器和一个负输出转换器。更好的解决方案是使用单个开关稳压器，该开关稳压器从较高的输入产生两个输出，并具有良好的效率和调节性能，同时还能适用于狭小空间并降低成本。

本文介绍了两种精简电路，它们均使用单个高电压LT8315转换器，可由30V至400V的宽输入电压范围产生±12V输出。一个电路是隔离型反激式拓扑，另一个则是非隔离型降压拓扑。LT8315本身是一款高电压单芯片转换器，内置集成630 V/300 mA MOSFET、控制电路和高电压启动电路，采用耐热增强型20引脚TSSOP封装。

无需光耦合器的隔离型双极性反激式稳压器

反激式转换器广泛用于多输出应用，以提供电气隔离、改善安全性并增强抗扰性。输出可以为正，亦可为负，具体取决于输出的哪一端接地。传统上，采用光耦合器将信息从副边基准电压源电路传输至原边，以此来实现输出电压调节。问题在于，由于传播延迟、老化和增益变化等原因，光耦合器会大大增加复杂性并降低可靠性。通常，连接至IC反馈引脚的输出在调节回路中占主导地位，而其他输出则通过变压器绕组进行松散控制，导致这些输出的调节性能不良。

LT8315无需使用光耦合器，它从电源变压器的第三绕组采样反激回来的隔离输出电压。此外，它在副边电流几乎为零时亦可检测到输出电压，以实现出色的负载调整。在双输出设计中，这种特殊的检测方案允许严密调节每个输出（两个输出都能主导调节）。因此，典型的±5%负载调节非常易于实现。

图1所示的LT8315解决方案在准谐振边界传导模式下工作。原边MOSFET具有很低的导通损耗，这是因为当开关节点振铃达到其谷值时，MOSFET才导通。副边没有二极管反向恢复损耗。3 kV增强绝缘变压器是整个隔离栅上唯一的组件，它可提升系统可靠性并满足严格的高压电源隔离要求。图2显示了不同输入电压下的满载效率曲线。当输入为70 V且两个负载电流均为50 mA时，该反激式转换器可实现85.3%的峰值效率。

图1显示了一款具有30 V至400 V宽输入范围的反激式转换器的完整原理图。它的输出为±12 V，并可在负载电流为5 mA至50 mA时保持非常准确的控制。该反激式转换器的峰值效率为85.3%，如图2所示。