增強(qiáng)型DC/DC隔離變壓器

　　增強(qiáng)型隔離

　　鑒于業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)小功率DC/DC轉(zhuǎn)換器采用DIP24框架，其外徑尺寸在32mm x 20mm x 10mm左右，因此幾乎所有的DC/DC轉(zhuǎn)換器最多具有功能隔離或者基本型隔離。具有4.6mm以上爬電距離的變壓器不可能適合高度僅10mm的框架。

　　然而盡管這種間距要求似乎不可能實(shí)現(xiàn)，但是Recom的工程師最終仍然開(kāi)發(fā)出了符合增強(qiáng)型隔離要求的DIP24 DC/DC轉(zhuǎn)換器。

　　圖3：REC3.5(增強(qiáng)型隔離——右圖)與REC3(功能隔離——左圖)的比較。

　　請(qǐng)注意較高隔離所需的變壓器和光電耦合器尺寸較大，但是總框架尺寸和引腳分布相同。

　　圖左邊的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器采用帶功能隔離的繞線管式變壓器。圖右邊的增強(qiáng)型隔離轉(zhuǎn)換器則采用全新(專利正在審理之中)的變壓器結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可確保2.4mm的最小電氣間隙。圖中的黃色塑料薄膜可確保4.6mm的最小爬電距離。

　　此變壓器采用帶多層絕緣和隔離柵的內(nèi)置結(jié)構(gòu)來(lái)滿足要求。

　　圖4：增強(qiáng)型隔離變壓器結(jié)構(gòu)。

　　以前曾經(jīng)嘗試過(guò)開(kāi)發(fā)帶增強(qiáng)型隔離的緊湊型變壓器，但并未取得成功。原因在于：如果變壓器內(nèi)部的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的物理位置沒(méi)有緊密相連的話，變壓器的效率就會(huì)降低。如果繞組之間存在較大的氣隙，那么電場(chǎng)轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)，磁場(chǎng)再轉(zhuǎn)化成電場(chǎng)的傳輸比就會(huì)大幅降低。但是為了滿足增強(qiáng)型隔離的要求，輸入和輸出繞組之間必須有間隙和物理屏障。因此盡管類似于上圖所示的變壓器設(shè)計(jì)能夠滿足隔離要求，但是由于轉(zhuǎn)換效率太低的緣故，這些設(shè)計(jì)在實(shí)際中一般并未被采用在DC/DC轉(zhuǎn)換器的變壓器中。

　　標(biāo)準(zhǔn)的功能隔離DC/DC轉(zhuǎn)換器具有84%左右的典型功率轉(zhuǎn)換效率。這意味著額定功率為3W的轉(zhuǎn)換器在滿負(fù)荷情況下會(huì)耗費(fèi)3.6W的功率。輸入功率與輸出功率之間的600mW差值是以散熱的形式消耗的內(nèi)部功率。轉(zhuǎn)換器在工作時(shí)發(fā)熱。在高環(huán)境溫度下，內(nèi)部功耗限制了轉(zhuǎn)換器的最高工作溫度。如果轉(zhuǎn)換器采用的是低效率變壓器(比如75%)，那么內(nèi)部功耗將增加至1W。這會(huì)顯著降低最高工作溫度。效率為84%的典型DIP24轉(zhuǎn)換器的最高工作溫度為+85°C，但是效率為75%的轉(zhuǎn)換器的最高工作溫度僅+71°C。由于DC/DC轉(zhuǎn)換器的工業(yè)溫度范圍高達(dá)85°C，因此效率僅75%的轉(zhuǎn)換器將會(huì)被許多工業(yè)用戶拒之門外。