6 集成的隔离式电源解决方案

生成隔离式电源的传统方法是在反激式、Fly-Buck 或推挽式拓扑中使用直流/直流转换器来驱动变压器。次级侧的脉动信号经整流和滤波后生成隔离式直流电源。基于光耦合器的初级侧反馈实现了线路和负载调节。在某些情况下，当直流/直流转换器以开环配置运行时，LDO 用于对转换器的输出进行后置调节。这种分立式方法的缺点是，完整的解决方案（变压器和其它组件）在电路板上占用了大量的空间。此外，设计一个稳定且高效的隔离式电源也具有挑战性。

近期的各种解决方案都将直流/直流转换器与微型变压器以及信号隔离通道集成在一个封装中。此类解决方案解决了系统工程师面临的几个设计难题，包括：

• 减少电路板面积：集成式解决方案的第一个优势是减少了电路板面积。功率级、变压器、整流二极管、隔离反馈（有时还包括数字化数据隔离通道）都被集成在同一器件中，因此解决方案的尺寸显著减小。除了减小表面积之外，使用平面变压器还可使集成式解决方案的 z 维度（高度）比分立式变压器更低，分立式变压器的厚度会是平面变压器的两到三倍。
• 简洁而可靠的设计：集成式解决方案使系统设计变得更加简单，因为用户可在芯片上集成线路/负载调节的反馈和电源的所有保护机制（如过载和短路保护、热关断和软启动）。带有笨重变压器的电路板在振动测试中表现不佳。因此，集成式解决方案还有助于提高板级可靠性。

德州仪器 (TI) 的 UCC12050 是增强型隔离式直流/直流偏置转换器和模块系列的一部分。它集成了具有专有架构的变压器和直流/直流控制器，可实现较高的效率和极低的辐射。它以 60% 的峰值效率提供 500mW（典型值）的隔离式输出功率。UCC12050 器件适用于布板空间有限且需要更多集成的应用。

UCC12050 集成了一个高度创新的变压器，可实现 10.3mm x 10.3mm 的封装尺寸，且高度仅为 2.65mm。输出端的集成式热关断和短路容限可实现非常稳健的应用。该器件还适用于为满足所需隔离规范而采用体积庞大且价格昂贵的变压器的模块。图 6-1 所示为一个示例原理图。

图 6-1 展示低元件数的 UCC12050 原理图

与同类竞争产品相比，UCC12050 的效率提高了近 30%，满载时的温升降低了 30°C，并且可以在没有 LDO 或铁氧体磁珠的双层 PCB 上通过 CISPR 32 B 类辐射测试（请参阅图 6-2）。在与竞争产品的比较中，UCC12050 的辐射改善超过 20dB。

图 6-2 UCC12050 展示出比竞争对手提供的集成式器件更低的辐射