隔离式3.3V转5V转换器的分立设计

转换器(特别是那些具有稳定输出的转换器)通常都有较长的产品交付时间、价格相对昂贵并且一般都有一定的隔离电压限制。

　　图1所示的分立DC/DC转换器设计仅使用了一些现有的标准组件(例如：逻辑IC和MOSFET等)，服务于变压器驱动器，以及一个用于稳定输出电压的LDO.该电路使用许多通孔组件制成样机，从而使其比集成组件的体积要大，但是由于使用TI的Little Logic器件，板空间得到了极大缩减。

　　这种设计的主要好处是较少的材料清单(BOM)，以及为1到6kV范围隔离电压选择隔离变压器的自由度。我们的目标是：通过使变压器驱动器级为稳定输出全集成DC/DC转换器和独立变压器驱动器提供一款低成本的替代方案。

　　图1:隔离式3.3V到5V推拉式转换器

　　工作原理

　　低成本、隔离式DC/DC转换器一般为推挽式驱动器类型。工作原理非常简单。带推挽输出级的方波振荡器驱动一个中心抽头变压器，其输出经过整流，可以稳定或非稳定DC形式使用。一个重要的功能性要求是方波必须具有50%占空比，以确保变压器铁心对称磁化。另一个要求是磁化电压(E)和磁化时间(T)的乘积(称作ET乘积，单位为Vμs)，不得超出由其厂商规定的变压器典型ET乘积。我们还必须紧挨振荡器安装使用先断后通电路，以防止推挽输出级的两个变压器铁芯柱同时导电从而引起电路故障。

　　分立设计

　　着名的三反相门振荡器由 U1a、U2a 和 U2b 组成，选择它是因为它在供电波动方面较为稳定。通过一个100-pF陶瓷电容器(COSC)和两个10-kΩ电阻器(ROSC1和ROSC2)，它的正常频率被设定为330kHz.在3.0-V到3.6-V电源电压波动范围内，振荡器拥有接近50%的占空比，以及低于±1.5%的最大频率波动。图2显示了ROSC1和ROSC2(TP1) 相加点和振荡器输出(TP2)处的波形。所有电压均为参考电路基准电压测得。

　　图2:TP1和TP2的振荡器波形

　　施密特触发电路NAND栅极(U1c、U1d)实现先断后通功能，以避免MOSFET导通阶段交叠。其他两个NAND门(U2c,U2d)配置为反相缓冲器，从而产生驱动N通道MOSFET(Q1、Q2)必需的正确信号极性。图3显示了完整的先断后通动作。为了适应标准逻辑门的有限驱动能力，我们选择了MOSFET,因为其较低的总电荷和较短的响应时间。

　　图3:先断后通波形