‌基于STEVAL-L6986IV1评估板的隔离式Buck转换器技术解析与应用指南

STMicroelectronics STEVAL-L6986IV1转换器评估板基于 L6986I 38V、5W同步降压开关稳压器，设计用于隔离式降压拓扑。一次侧输出电压可以精确调整，而变压器可生成隔离式二次侧输出。无光耦合器。一次侧灌电流能力（典型值1.9A）支持向二次侧适当传输能量，并可跟踪二次侧输出软启动。控制环路基于峰值电流模式架构，该器件在强制PWM下工作。

数据手册；*附件：STMicroelectronics STEVAL-L6986IV1转换器评估板数据手册.pdf

该解决方案的300ns消隐时间可过滤由变压器漏电感产生的振荡，因此更加稳健。两个功率元件上的逐脉冲电流检测可在一次侧实现高效的恒流保护。得益于一次侧反向电流限制，二次侧输出可防止短路。二次电压通过功率晶体管和并联电压基准 ([](https://www.mouser.cn/access/?pn=511-TL431AIL3T "TL431AIL3T") TL431AIL3T) 实现稳定的过流。

STMicroelectronics STEVAL-L6986IV1评估板可产生两路隔离电压（18V正向电压和4V-5V负向电压），特别适合用于为多个应用提供IGBT/SiC MOSFET栅极驱动器。借助简单的旁路，可提供单个隔离电压。

特性

• 设计用于隔离降压拓扑结构
• 工作输入电压：4V至38V
• 一次侧输出电压调节/无需光耦合器
• 灌峰值一次侧电流能力：1.9A（典型值）
• 强制PWM运行峰值电流模式架构
• 消隐时间：300ns
• 8µA IQ-SHTDWN
• 可调fSW和同步
• 内置一次侧输出电压监控器
• 可调软启动时间
• 内部一次侧电流限制
• 过压保护
• RDS(on) HS = 180mΩ，RDS(on) LS = 150mΩ
• 热关断

电路原理图

‌基于STEVAL-L6986IV1评估板的隔离式Buck转换器技术解析与应用指南‌

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‌一、产品概述与技术亮点‌

‌STEVAL-L6986IV1评估板‌是一款基于L6986I同步降压开关稳压器的38V/5W隔离式Buck转换解决方案，专为‌无光耦隔离拓扑‌设计。其核心特性包括：

1. ‌宽输入电压范围‌：4V至38V，适用于工业级电源环境
2. ‌双路隔离输出‌：
   • 正输出（约+18V）
   • 负输出（-4V至-5V）
3. ‌高性能指标‌：
   • 典型原边吸电流能力1.9A
   • 强制PWM模式下的峰值电流控制架构
   • 仅8μA关断静态电流（IQ-SHTDWN）
4. ‌增强可靠性设计‌：
   • 300ns消隐时间抑制变压器漏感振荡
   • 原副边双向过流保护
   • 集成热关断功能

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‌二、关键电路设计解析‌

‌1. 原边控制核心——L6986I‌

• ‌峰值电流模式控制‌：通过逐周期检测功率管电流实现精准限流
• ‌可调开关频率‌：支持外部同步信号输入，适应复杂EMC环境
• ‌软启动可配置‌：避免启动冲击，保障系统稳定性

‌2. 副边稳压机制‌

• ‌TL431AIL3T精密基准源‌：配合功率晶体管（2STR1215）实现副边电压闭环调节
• ‌动态响应优化‌：通过R11（430Ω）与C15（82pF）补偿网络改善负载调整率

‌3. 隔离输出调整方案‌

• ‌正电压调整‌：通过修改R12/R13电阻分压比实现，计算公式：
  VISO+ = 2.49 × (R12 + R13) / R13
• ‌负电压调整‌：更换D3（BZT52B4V3）为适合的齐纳二极管
• ‌单输出模式‌：移除D3并将C12替换为0Ω电阻

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‌三、典型应用场景与设计建议‌

‌适用领域‌

• ‌IGBT/SiC MOSFET栅极驱动电源‌：双路输出特性完美匹配功率器件驱动需求
• ‌工业工具‌：宽输入电压范围适应现场电压波动
• ‌计量设备‌：低静态电流满足待机功耗要求

‌布局与滤波建议‌

• ‌EMI滤波器可选旁路‌：通过R16（0Ω）跳接可跳过底部安装的EMI滤波器
• ‌功率路径优化‌：C8（10μF）+C9（100nF）+C1（470nF）构成输入去耦网络
• ‌变压器选型‌：需确保漏感参数满足300ns消隐时间要求

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‌四、设计验证与测试要点‌

1. ‌原边电流保护验证‌：测试1.9A峰值电流下的动态响应
2. ‌隔离耐压测试‌：验证副边与原边间的绝缘强度
3. ‌负载调整率测试‌：通过可选负载调节电路（U4区域）优化性能
4. ‌热性能评估‌：关注HS/LS功率管RDS(on)（180mΩ/150mΩ）带来的温升

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‌五、技术文档撰写规范示例‌

‌技术文章结构建议‌：

1. ‌引言‌：明确isolated buck拓扑在功率驱动中的优势
2. ‌核心参数分析‌：对比传统光耦方案与本设计的性能差异
3. ‌实测数据展示‌：包含波形图、效率曲线、温升数据
4. ‌设计注意事项‌：突出变压器参数选择、补偿网络调试等关键点