Transoptory nie zawsze są potrzebne w przetwornicach izolowanych DC/DC
Odejście od transoptorów w najnowszych rozwiązaniach izolowanych przetwornic DC/DC upraszcza konstrukcję oraz zmniejsza rozmiar płytki PCB.
Od czasu do czasu istnieje potrzeba zastosowania izolowanych przetwornic prądu stałego, głównie ze względów bezpieczeństwa lub w celu zapewnienia prawidłowej pracy w złożonym systemie. Tradycyjne izolowane rozwiązania wykorzystują zarówno transoptory i obwody pomocnicze, jak i złożone konstrukcje transformatorów impulsowych, aby dzięki barierze izolacyjnej utworzyć pętlę sprzężenia zwrotnego, w celu regulacji napięcia wyjściowego. Dodatkowe komponenty zwiększają poziom skomplikowania układu i rozmiar konstrukcji. Transoptory z czasem ulegają degradacji, pogarszając tym samym niezawodność systemu. Co więcej, rozmiary gotowego urządzenia kurczą się, pozostawiając tym samym ograniczoną przestrzeń na blok zasilacza, co generuje problemy z rozpraszaniem ciepła. Rozpoczynając nowy projekt izolowanej przetwornicy, inżynierowie muszą przezwyciężyć wszystkie wymienione trudności. Najlepsze rozwiązania układowe gwarantują mały rozmiar, niską cenę, niezawodność oraz prostą konstrukcję.
Na szczęście istnieją rozwiązania przetwornic w topologii flyback bez optoizolacji, w których nie ma transoptorów i powiązanych z nimi obwodów sprzężenia zwrotnego i co za tym idzie, nie ma pomocniczego uzwojenia w transformatorze. Nowe rozwiązania wprowadzają również nowe standardy dokładności napięcia wyjściowego.
Gdzie i dlaczego stosuje się izolowane przetwornice DC-DC?
Systemy zasilania w różnych branżach, takich jak automatyka przemysłowa, e-mobilność, motoryzacja, lotnictwo, medycyna, handel i wiele innych, wykorzystują izolowane konwertery DC-DC z następujących powodów:
Bezpieczeństwo
Aby zapobiec uszkodzeniu sprzętu przez przepięcie, udary prądowe i aby chronić ludzi przed porażeniem prądem z napięcia sieciowego. Rysunek 1 przedstawia system elektroenergetyczny z zasilaniem sieciowym odizolowanym od strony wtórnej, z którym operator może mieć fizyczny kontakt. Bez odpowiedniej izolacji, uderzenie pioruna może wygenerować przepięcie, które przejdzie przez urządzenie do operatora i uziemienia. Jest to śmiertelne zagrożenie. Dzięki izolacji w tym miejscu, cała energia przepięcia kierowana jest z powrotem do pierwotnego uziemienia, zabezpieczając w ten sposób operatora przed porażeniem.
Rysunek 1: Izolacja dla bezpieczeństwa.
Zapobieganie powstawaniu pętli masy
W dużym lub złożonym systemie, w różnych obszarach, występują różnice potencjałów uziemienia. Stosowana jest tutaj izolacja, aby uniknąć uciążliwych pętli masy, a także odizolować szum cyfrowy od precyzyjnego systemu analogowego.
Rysunek 2: Izolacja zapobiegająca powstawaniu pętli masy.
Przesunięcie poziomu napięć
Systemy z wieloma szynami zasilającymi wykorzystują izolowane konwertery DC-DC do generowania wielu izolowanych dodatnich lub ujemnych napięć wyjściowych.
Rysunek 3: Izolacja w celu przesunięcia poziomu napięć.