電氣隔離電源用于許多應(yīng)用。這有不同的原因。在某些電路中，出于安全考慮，電氣隔離是必要的。在其他電路中，功能隔離用于阻止對(duì)信號(hào)的任何干擾。

電氣隔離電源通常設(shè)計(jì)有反激式轉(zhuǎn)換器。這些穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)非常簡單。圖1顯示了帶有ADP1071反激式控制器的此類穩(wěn)壓器的典型設(shè)計(jì)。我們可以看到它是一個(gè)反激式轉(zhuǎn)換器，因?yàn)樽儔浩魃系狞c(diǎn)不匹配。使用初級(jí)側(cè)電源開關(guān) （Q1）。此外，還需要一個(gè)次級(jí)側(cè)整流電路。這可以使用肖特基二極管來實(shí)現(xiàn)，但為了提高效率，通常使用有源開關(guān)（圖1中的Q2）。相應(yīng)的ADP1071控制器負(fù)責(zé)控制開關(guān)，并為反饋路徑FB提供電流隔離。

圖1.典型的反激式穩(wěn)壓器（反激式轉(zhuǎn)換器），功率高達(dá)約60 W。

雖然反激式轉(zhuǎn)換器非常受歡迎，但這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有實(shí)際局限性。圖1中的變壓器T1實(shí)際上并不用作經(jīng)典變壓器。當(dāng)Q1處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，沒有電流流過T1的次級(jí)繞組。初級(jí)側(cè)電流的能量幾乎完全存儲(chǔ)在變壓器鐵芯中。與降壓轉(zhuǎn)換器在扼流圈（電感器）中存儲(chǔ)能量的方式類似，反激式轉(zhuǎn)換器在變壓器中執(zhí)行此操作。當(dāng)Q1處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，T1的次級(jí)側(cè)產(chǎn)生電流。這為輸出電容 C 供電外和能量輸出。這個(gè)概念很容易實(shí)現(xiàn)，但在更高功率下有固有的局限性。變壓器T1用作儲(chǔ)能元件。因此，變壓器也可以稱為耦合電感（扼流圈）。這就要求變壓器能夠儲(chǔ)存所需的能量。電源的能量等級(jí)越高，變壓器越大，價(jià)格越昂貴。在大多數(shù)應(yīng)用中，上限約為60 W。

如果需要電隔離電源以獲得更高的功率，則正激轉(zhuǎn)換器是合適的選擇。該概念如圖 2 所示。在這里，變壓器確實(shí)被用作經(jīng)典的變壓器。當(dāng)電流在初級(jí)側(cè)流過Q1時(shí)，在次級(jí)側(cè)也會(huì)產(chǎn)生電流。因此，變壓器不需要提供任何儲(chǔ)能容量。事實(shí)上，情況正好相反。必須確保變壓器在Q1的關(guān)斷時(shí)間內(nèi)始終放電，以免在幾個(gè)周期后無意中達(dá)到飽和。

圖2.正激調(diào)節(jié)器（正激轉(zhuǎn)換器），功率高達(dá)約 200 W。

對(duì)于相同的功率，正激式轉(zhuǎn)換器需要的變壓器比反激式轉(zhuǎn)換器小。這使得正激式轉(zhuǎn)換器即使在低于 60 W 的功率水平下也能使用。一個(gè)缺點(diǎn)是變壓器磁芯必須在每個(gè)周期中從無意中存儲(chǔ)的能量中釋放出來，這是通過帶有開關(guān)Q4和電容C的有源箝位接線實(shí)現(xiàn)的。C在圖 2 中。正激轉(zhuǎn)換器通常還需要在輸出側(cè)增加一個(gè)電感L1。但是，通過這一點(diǎn)，輸出電壓的紋波也可以低于相同功率電平下的反激式轉(zhuǎn)換器的紋波。

ADI公司的ADP1074等電源管理IC為設(shè)計(jì)正激式轉(zhuǎn)換器提供了非常緊湊的解決方案。當(dāng)需要高于約60 W的功率水平時(shí)，通常使用此架構(gòu)。在60 W以下，基于電路復(fù)雜性和可實(shí)現(xiàn)的效率，正激式轉(zhuǎn)換器也可能是比反激式轉(zhuǎn)換器更好的選擇。為了簡化使用哪種拓?fù)涞臎Q策，建議使用自由電路仿真器LTspice進(jìn)行仿真。圖3顯示了LTspice仿真環(huán)境中ADP1074正激式轉(zhuǎn)換器電路的仿真原理圖。

圖3.采用LTspice仿真的ADP1074電路示例。

審核編輯：郭婷