解决方案 | 100V ISO-BUCK隔离应用方案介绍
发布时间:2023-07-10
作者:Kim
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在工业/通信应用，如电信48V系统、POE交换器、工业步进伺服系统、BMS、GPS TRACKER等终端应用中，通常需要供电系统可以提供5W左右的隔离电源输出。这组隔离电源，主要为隔离通信接口、隔离驱动等负载供电。
如图1所示，传统方式多采用小功率隔离电源模块从系统的5V/12V取电，实现隔离输出。
图1 常见的隔离电源架构
ISO-BUCK由于其设计简洁、成本较低、隔离输出等特点，在这类应用场景中的使用也逐渐增多。ISO-BUCK从同步降压转换器演变而来，用耦合电感或变压器取代一级降压变换器的电感，构成类似反激的拓扑，实现原/副边隔离，从而帮助用户节省隔离电源的成本。
图2 ISO-BUCK隔离电源系统架构
ISO-BUCK应用简介
图3 SCT2A23单路隔离输出应用线路图
如图3所示，芯洲科技采用同步降压转换器来实现ISO-BUCK的应用。
线路采用SCT2A23自身的反馈采样控制，磁耦合实现隔离输出的电压调节，不需要光耦或额外的变压器绕组用于反馈控制，设计简洁。
主反馈这路电源可满足原边侧系统的供电需求，实现高精度电压输出。副边侧可以为系统提供隔离电源，为通信芯片和隔离驱动芯片进行供电。
在不同应用中，也可采用不同的变压器绕组选型，实现单路或多路隔离输出、正/负压输出，如图4所示。
图4 SCT2A23多路隔离输出应用线路图
ISO-BUCK注意事项
如图5/6所示，单路隔离输出时，当原边/副边有100mA以上的负载时，副边输出可以有比较稳定的输出。
图5 5V->5V输出，原/副边不同负载电流时，副边输出电压精度
而以下两种情况时：
1）原边工作电流较大(>0.5A)，而副边电流较小(<0.1A)时；2）原边工作电源较小（0A~0.1A）或输入电压变化比较大时。
副边输出电压精度相对较差。在此应用中，如果还需要较高精度的副边电压输出，建议可以改变原/副边变压器匝比，抬高副边输出电压，并增加二级稳压线路（如LDO或稳压管）来实现高精度的稳压输出。
图6 8V->12V输出，原边空载，副边不同负载电流时，副边输出电压精度
SCT2A23芯片特性
SCT2A23在轻负载下有三种选择操作模式，效率高达90%，具有良好的散热能力，满载支持85℃环境温度工作。满足多种工业/通信应用的需求，可选择：1） 脉冲频率调制（PFM），在轻负载时实现高效率的灵活性；
2） 超声模式（USM），使开关频率在轻负载条件下保持在可听音频范围以上；
3） 强制脉宽调制（FPWM），实现更小的输出纹波并支持隔离降压拓扑。
应用场景：
⚪ 隔离式 RS-232 和 RS-485 通信通道、线路驱动器、隔离式放大器、传感器以及 CAN 收发器，在这类通信和数据采集等设备应用中，隔离供电可提供较好的抗噪功能；
⚪ 伺服等领域可为IGBT提供隔离栅极驱动电源；
⚪ 医疗应用中提供隔离确保安全性；
⚪ BMS等带电池应用场景可延长电池待机时间；
⚪ 10W以下小功率隔离供电具有较好的竞争力。
产品描述
• 4.5V-100V 输入电压范围
• 1.2A 连续输出电流
• 支持2A峰值电流
• 1.2V ±1% 反馈电压
• 集成 600mΩ 上管和 300mΩ 下管功率 MOSFETs• 带VCC二极管的静态电流为15uA
• 无VCC二极管的静态电流为150uA
• 可选PFM/USM/FPWM轻载工作模式
• 3.6ms 内置软启动时间
• 300KHz 固定开关频率
• COT控制模式
• FPWM模式支持Iso-buck Topology
• 精密的使能电压，可编程UVLO阈值和迟滞
• 逐周期电流限制
• 输出过压保护
• 过温保护
• ESOP-8 封装
SCT2A23现已量产，如有需求可以提供样片测试。申请样片或订购可联系销售（关注公众号，菜单栏获取销售联系方式），或邮件至：sales@silicontent.com。
产品详情：SCT2A23ASTER
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