Fácil aislamiento galvánico | Dispositivos analógicos

Muchos circuitos electrónicos requieren aislamiento galvánico. Normalmente se utilizan transformadores para proporcionar esta separación eléctrica. Se utilizan muchas topologías diferentes para transmitir energía eléctrica a través de un transformador. Un tipo de circuito que se usa mucho, especialmente para baja potencia de alrededor de 50 W o menos, es el convertidor flyback.

La figura 1 muestra un esquema de un convertidor inversor simple. Cuando se enciende el interruptor S1, un convertidor flyback almacena energía en el núcleo del transformador T1. Cuando S1 está bloqueado, la energía almacenada en el núcleo se libera a la salida a través del devanado secundario T1 a través del diodo de rueda libre D1.

Se puede ver en la Figura 1 que, además de la ruta de suministro, se necesita la ruta de retroalimentación, que se muestra en verde. Se utiliza para regular con precisión el voltaje de salida. Desafortunadamente, esta ruta de retroalimentación es bastante complicada ya que la señal de retroalimentación también debe transmitirse aquí a través de un aislador galvánico. Para ello se utilizan optoacopladores o módulos aisladores digitales como el ADuM3190. La señal de retroalimentación también se puede detectar en el lado primario, en cuyo caso no se requiere el aislamiento galvánico de la ruta de retroalimentación.

Se puede construir fácilmente un circuito de inversor galvánico con un tamaño reducido utilizando un convertidor de la plataforma de productos opcional que ofrece Analog Devices. La Figura 2 muestra un LT8301 con un voltaje de entrada de hasta 42 V y una corriente de conmutación máxima de 1,2 A. En el circuito que se muestra en la Figura 2, no se ve ninguna ruta de retorno desde el voltaje de salida hasta el regulador de conmutación en el lado primario. Sin embargo, una ruta de retroalimentación interna está oculta a través del transformador. Durante el tiempo de inactividad del interruptor del lado primario, se mide un voltaje reflejado a través del primario del transformador. Así es posible obtener información precisa sobre el estado de la tensión de salida en el lado primario.

Además de esta solución de galvanizado, existe otra forma inteligente de construir un circuito de inversión de galvanizado. Esta tecnología se muestra en la Figura 3. Se llama convertidor iso-buck.

La principal diferencia entre un convertidor flyback general y un convertidor iso-buck es el condensador, C_MASCULINO, entre el devanado del transformador del lado primario y el lado de tierra. En el MAX17681, el devanado del lado primario del transformador es accionado por medio puente. Esto significa que el MAX17681 tiene un interruptor lateral alto y un interruptor lateral bajo. En un relé sin opto (Figura 2), solo hay un interruptor, que está entre el devanado primario del transformador y tierra.

El iso-buck se puede considerar como un simple convertidor reductor con una inductancia acoplada y, por lo tanto, genera un voltaje discreto. La línea azul en la Figura 3 limita el convertidor reductor. El voltaje en C_MASCULINO es el voltaje de control de este convertidor reductor incorporado.

Ninguno de estos conceptos de regulador de conmutación galvánica requiere retroalimentación de señal con un optoacoplador. ¿Cuáles son las ventajas de cada solución?

El convertidor sin optoelectrónica (Figura 2) no requiere un gran condensador de derivación del lado primario (C_MASCULINO) y está controlado internamente por un interruptor. Un convertidor iso-buck tiene la ventaja adicional de tener un voltaje del lado primario controlado con precisión. Esto también se puede usar en el sistema, por ejemplo, para suministrar energía a la electrónica de los dispositivos del circuito del lado primario. Debe configurarse de manera que se requiera la tensión de corte de galvanizado V cuando se utiliza un transformador con la relación de transformación correspondiente._SALIDA2 es generado.