LT1425：隔离反激式开关稳压器的卓越之选

引言

在电子工程师的日常设计中，开关稳压器是不可或缺的重要组件。今天，我们来深入探讨一款名为 LT1425 的隔离反激式开关稳压器，它具有诸多独特的特性，能为各类应用提供高效、稳定的电源解决方案。

文件下载：DC159A-A.pdf

特性亮点

无需额外组件

LT1425 无需变压器 “第三绕组” 或光耦合器，这不仅简化了电路设计，还降低了成本和电路板空间。它能够直接从初级侧反激波形感应隔离输出电压，避免了传统方法中光耦合器带来的功率损耗、成本增加以及因光耦合器自身特性（如有限的动态响应、非线性、单元间差异和老化问题）导致的一系列麻烦。

高精度输出电压

在无需用户调整的情况下，它能实现 ±5% 的准确输出电压。通过电阻可编程输出电压，工程师可以根据具体需求灵活调整输出电压值。

轻载性能出色

该稳压器在不连续模式（轻载）下仍能保持良好的调节性能，并且还提供可选的负载补偿功能，进一步提高负载调节能力。

工作频率与同步功能

其工作频率为 285kHz，还能轻松同步到外部时钟，为系统设计提供了更大的灵活性。

封装形式

采用 16 引脚窄 SO 封装，适合多种应用场景。

应用领域

LT1425 的应用范围十分广泛，包括隔离反激式开关稳压器、以太网隔离 5V 至 -9V 转换器、医疗仪器以及隔离电信电源等领域。这些应用场景都对电源的稳定性、隔离性和效率有较高要求，而 LT1425 正好能满足这些需求。

电气特性

反馈放大器

参考电流（IREF）在特定条件下有明确的范围，反馈放大器跨导（gm）、源或灌电流（ISOURCE、ISINK）以及钳位电压（VCL）等参数也都有相应的规格。参考电压/电流的线路调整率低至 0.01%/V，电压增益达到 500V/V，输入电压感应误差仅 10 - 25mV。

输出开关

输出开关的击穿电压（BV）为 35 - 50V，导通电压（V(VSW)）在 0.55 - 0.85V 之间。开关电流限制（ILIM）根据不同的占空比和温度范围有不同的值。

电流放大器

控制引脚阈值在特定占空比下有明确的范围。

定时参数

开关频率（fSW）在 260 - 300kHz 之间，最小开关导通时间（tON）为 170 - 260ns，反激启用延迟时间（tED）为 150ns，最小反激启用时间（tEN）为 180ns，最大开关占空比为 85 - 96%。

负载补偿

负载补偿参数 ∆VRCCOMP/∆ISW 为 0.45Ω。

同步功能

最小同步幅度为 1.5 - 2.2V，同步范围为 320 - 450kHz，同步引脚输入电阻为 40kΩ。

电源

最小输入电压（VIN(MIN)）为 2.8 - 3.1V，电源电流（ICC）为 7.0 - 9.5mA，关断模式电源电流为 15 - 40µA，关断模式阈值为 0.3 - 1.3V。

引脚功能

接地引脚

GND（引脚 1、8、9、16）连接到芯片的衬底，应直接连接到优质接地平面；SGND（引脚 7）是干净的信号接地，内部参考和反馈放大器都以此为参考；PGND（引脚 10）是功率接地，是功率开关器件的发射极，有大电流通过，也需连接到优质接地平面。

反馈与参考引脚

RFB（引脚 3）是连接到变压器初级的外部 “反馈” 电阻的输入引脚，其与 RREF 电阻的比值决定了输出电压；RREF（引脚 5）是外部接地参考 “参考” 电阻的输入引脚，阻值应在 3k 左右。

控制与同步引脚

VC（引脚 4）是控制电压引脚，通过在该节点与地之间放置电容实现整体环路的频率补偿；SYNC（引脚 6）用于将内部振荡器同步到外部频率参考，若不使用可浮空，但为了获得最佳抗噪性能，建议接地。

其他引脚

VSW（引脚 11）是输出开关的集电极节点，有大电流通过，应尽量缩短与开关组件的走线；VIN（引脚 12）是电源电压引脚，需用 10µF 或更大的电容旁路，当 VIN 低于 2.8V 时，器件进入欠压锁定状态；RCCOMP（引脚 13）用于负载补偿功能的外部滤波电容；ROCOMP（引脚 14）是可选外部负载补偿电阻的输入引脚；SHDN（引脚 15）用于关闭稳压器，将输入电流降低到几十微安，不使用时可浮空。

工作原理

创新的电压感应方式

LT1425 采用电流模式开关技术，通过检测初级侧反激脉冲波形来获取隔离输出电压信息，无需光耦合器或额外的变压器绕组。这种方式相比传统方法有了质的提升，目标输出电压可直接通过电阻编程，在不连续模式下也能保持良好的调节性能，还提供可选的负载补偿功能。

误差放大器原理

伪直流理论

当输出开关 Q4 关闭时，其集电极电压上升，反激脉冲的幅度与输出电压、二极管正向电压、变压器次级电流和次级电路总阻抗等因素有关。反激电压通过 (R{FB}) 和 Q1 转换为电流，该电流流经 (R{REF}) 形成与内部带隙参考比较的电压，最终通过外部电容积分得到控制电压，以设置电流模式触发点。通过一系列推导，可以得到输出电压 (V_{OUT}) 与内部参考、编程电阻、变压器匝数比和二极管正向压降等的关系。

动态理论

LT1425 的正常运行需要多个定时信号。最小输出开关导通时间确保了每个振荡器周期内输出开关至少导通一定时间，以维持调节；启用延迟是为了避免变压器初级侧电压波形中与输出电压无关的电压尖峰对反馈放大器的影响；崩溃检测比较器用于在反激电压低于一定水平时禁用反馈放大器，以适应连续和不连续模式的运行；最小启用时间防止在输出电压异常低时出现锁定问题；可变启用周期会直接影响反激放大器的有效跨导和 (V_{C}) 节点的压摆率。

负载补偿理论

变压器次级电流流经输出整流器、变压器次级和输出电容的非零阻抗会导致潜在的误差。LT1425 通过开发与平均输出开关电流成比例的电压，并将其施加在外部 (ROCOMP) 电阻上，将产生的电流从 (R_{FB}) 节点减去，以补偿输出阻抗误差。通过一系列推导，可以得到 (ROCOMP) 电阻的计算公式。

应用信息

电阻值选择

(R{FB}) 和 (R{REF}) 电阻值

通过对输出电压表达式的重新整理，可以得到 (R{FB}) 的计算公式。其中，(R{REF}) 应约为 3k，因为 LT1425 是基于该值进行微调并规定规格的。虽然 (R_{REF}) 有一定的变化范围是可以接受的，但如果其阻抗与 3k 相差较大，会导致额外的误差。

(R_{OCOMP}) 电阻值

理论上可以通过公式计算 (R{OCOMP}) 的值，但在实际应用中，由于一些输入变量难以精确估计，通常采用经验方法。首先构建一个使用最终次级组件的电源原型，暂时接地 (R{CCOMP}) 引脚以禁用负载补偿功能，在预期的输出电流负载范围内操作电源并测量输出电压偏差，近似得到 (R{OUT}) 的值，然后根据 (V{IN})、(V{OUT}) 和测量的（差分）效率计算 K1 常数，最后结合数据手册中 (Delta V{RCCOMP} / Delta I{SW}) 的典型值得到 (R{OCOMP}) 的值。选择合适的负载补偿电阻后，可能需要调整 (R_{FB}) 电阻的值，以补偿负载补偿系统的非线性。

变压器设计考虑

匝数比

由于使用 (R{FB}/R{REF}) 电阻比来设置输出电压，用户在选择变压器匝数比时有相对的自由度，可以选择更简单的整数比，如 1:1、2:1、3:2 等，以方便设置总匝数和互感。但要注意输入电源电压加上反激脉冲的次级到初级参考版本（包括泄漏尖峰）不能超过允许的输出开关击穿额定值。

泄漏电感

变压器的泄漏电感会在输出开关关闭后产生尖峰，在高负载电流时更为明显。通常需要一个 “缓冲” 电路来避免输出开关节点的过电压击穿。反馈系统有一定的输入范围限制，这有助于抑制较大的泄漏尖峰。当泄漏电感较大时，可能会导致输出电压调节出现问题，甚至出现双稳态现象，因此在使用具有较大泄漏电感的变压器时，需要进行最坏情况检查。

总结

LT1425 作为一款高性能的隔离反激式开关稳压器，凭借其独特的特性、广泛的应用领域和详细的设计指导，为电子工程师提供了一个可靠的电源解决方案。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择电阻值和变压器参数，以充分发挥 LT1425 的优势。你在使用类似稳压器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。