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Power-Tipps von TI, Teil 57

Drei einfache Topologien für Split-Rail-Stromversorgungen

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Design einer isolierten, bipolaren Stromversorgung

Bild 3: Diese Flybuck-Schaltung mit einer gekoppelten Induktivität stellt einen nicht isolierten Ausgang und zwei isolierte Ausgänge bereit.
Bild 3: Diese Flybuck-Schaltung mit einer gekoppelten Induktivität stellt einen nicht isolierten Ausgang und zwei isolierte Ausgänge bereit.
(Bild: TI)
Das in Bild 3 dargestellte, einfache Design einer isolierten bipolaren Stromversorgung wird als Flybuck-Wandler bezeichnet. Im vorliegenden Fall wird eine primärseitig geregelte Ausgangsspannung von 12 V erzeugt, von der sekundärseitig Ausgangsspannungen von ±15 V abgeleitet werden. Ein synchroner Betrieb ist die Voraussetzung für das Aufrechterhalten der Regelung, wenn am 12-V-Ausgang keine Last liegt, während die sekundärseitigen Ausgänge belastet sind. Im synchronen Betrieb kann der Strom in der Primärwicklung das Vorzeichen wechseln, um die Ansammlung von Ladung im Ausgangskondensator zu verhindern und ein Peaking zu vermeiden.

Die Regelung auf der Primärseite bleibt ununterbrochen bestehen, während die sekundärseitige Regelung den 1-D-Abschnitt der Schaltperiode nutzt. Während dieser Zeit wird die Spannung an der Primärwicklung auf 12 V geklemmt, und die sekundärseitigen Spannungen werden anhand des Windungsverhältnisses bestimmt. Die Schaltung kommt über einen weiten Lastbereich hinweg auf eine sekundärseitige Regelgenauigkeit von ±10 %.

Auswahl der richtigen Topologie

Tabelle 1 gibt eine Übersicht über die Kriterien zur Auswahl der richtigen Topologie. In vielen Fällen kommt die Ladungspumpe als kostengünstigste Option in Frage. Werden jedoch über einen großen Lastbereich gute Regeleigen-schaften gewünscht, sollten die beiden anderen Verfahren in Erwägung gezogen werden. Da es sich bei der Flybuck-Schaltung im Prinzip um einen Abwärtswandler mit gekoppelter Induktivität handelt, ist das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung und der Haupt-Ausgangsspannung stets größer als 1.

Ergänzt man diese Topologie durch eine zusätzliche Wicklung, sind verschiedene Spannungsverhältnisse realisierbar, und auch eine galvanische Isolation ist möglich. Die größte Flexibilität hinsichtlich des Verhältnisses zwischen Ein- und Ausgangsspannungen bietet insgesamt jedoch der Abwärts-/Aufwärts-Wandler.

Im nächsten Power Tipp geht es um den Einsatz von Aufwärtswandlern für große Umwandlungsverhältnisse. Weitere Informationen zu dieser und anderen Power-Lösungen finden Sie auf www.ti.com/power-ca sowie im Power House Blog von TI.

* Robert Kollman ist Senior Applications Manager und Distinguished Member of Technical Staff bei Texas Instruments

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