STMicroelectronics A6983I隔離式降壓轉換器專門設計用于隔離式降壓拓撲。A6983I的一次側輸出電壓可進行精確調節，而隔離式二次側輸出則使用給定的變壓器比產生。無光耦合器。一次側灌電流能力高達4.5A（即使在軟啟動期間），可將能量適當傳輸到二次側，并支持跟蹤二次側輸出的軟啟動。控制環路支持峰值電流模式架構，STM A6983I在強制PWM下工作。變壓器漏電感產生的390ns消隱時間濾波器振蕩使這項解決方案更加穩健。

數據手冊；*附件：STMicroelectronics A6983I隔離式降壓轉換器數據手冊.pdf

A6983I采用緊湊型QFN-16（3mm x 3mm）封裝，具有內部補償功能，因此可最大限度地降低設計復雜性和減小器件外形尺寸。開關頻率可在200kHz至1MHz范圍內進行編程，并具有可選的擴展頻譜，以改善EMC。

特性

• 符合 AEC-Q100
• 工作溫度范圍：-40°C至+150°C (T J )
• 設計用于隔離式降壓拓撲
• 3.5 V 到 38 V 工作輸入電壓
• 可耐受高達40V的負載突降
• 一次側輸出電壓調節，無需光耦合器
• 拉/灌峰值一次側電流能力：4.5A
• 強制PWM運行峰值電流模式架構
• 消隱時間：390 ns
• 25 μA 運行靜態電流
• 可編程開關頻率：200kHz至1MHz，搭配低ESR電容器可穩定工作，最小2μF
• 內部補償網絡
• 關斷電流：2μA
• 內部軟啟動
• 使能引腳
• 過壓保護
• 輸出電壓排序
• 熱保護
• 可選擴頻，用于改善EMC
• 電源正常
• 與外部時鐘同步
• QFN-16 (3 mm x 3 mm) 封裝

框圖

典型應用電路

Iso-buck通用示意圖

A6983I：面向汽車隔離電源的高效同步 iso-buck 轉換器

核心特性

• 寬輸入電壓范圍 ：3.5 V 至 38 V，支持40 V負載突降
• 高輸出能力 ：4.5 A 峰值電流（源/吸）
• 無需光耦 ：通過變壓器匝比實現次級輸出電壓
• 高效率架構 ：強制PWM工作模式，支持負電流傳輸
• 可編程開關頻率 ：200 kHz 至 1 MHz，支持擴頻調制以優化EMC
• 低靜態電流 ：25 μA（工作狀態），2 μA（關斷狀態）
• 全面保護功能 ：過壓、過流、欠壓鎖定、熱關斷
• AEC-Q100 認證 ，工作結溫范圍 -40°C 至 +150°C
• 小封裝 ：QFN16（3x3 mm）

拓撲結構與工作原理

A6983I 采用 iso-buck 拓撲 ，將傳統 buck 轉換器中的電感替換為變壓器，實現輸入與輸出的電氣隔離。其工作原理如下：

• 主邊調節 ：通過反饋電阻網絡精確控制主邊輸出電壓。
• 副邊輸出 ：通過變壓器匝比生成隔離輸出電壓，無需額外反饋環路。
• 能量傳輸 ：
  • 高邊MOSFET導通時，能量存儲在主邊電感和變壓器中；
  • 低邊MOSFET導通時，能量通過變壓器傳遞至副邊。

這種結構不僅簡化了設計，還實現了 主副邊同步軟啟動 ，確保系統啟動平穩。

關鍵設計要點

1. 變壓器選型

變壓器是 iso-buck 設計的核心，需考慮以下參數：

• 匝比 N ：決定副邊輸出電壓
• 漏感 ：應控制在 1% 以下 以優化負載調節
• 繞組電阻 ：影響效率和輸出電壓精度
• 隔離等級 ：根據應用需求選擇（如 2 kV 或 4 kV）

2. 頻率設置與擴頻

通過 FSW 引腳外接電阻可設置開關頻率。若將電阻接至 VCC，則啟用 擴頻功能 ，頻率在設定值附近 ±5% 范圍內調制，有效降低 EMI。

3. 輸出電容與濾波

• 主邊輸出電容 ：影響輸出電壓紋波和負載瞬態響應
• 副邊輸出電容 ：決定副邊電壓紋波，需根據負載電流和開關頻率計算

4. 保護機制

• 過壓保護（OVP） ：觸發時低邊MOSFET導通，吸收電流限制在 -4.5 A
• 過流保護（OCP） ：通過高邊和低邊電流檢測實現全周期保護
• 熱關斷 ：結溫超過 165°C 時停止開關，30°C 滯后后恢復

典型應用電路

A6983I 的典型應用電路如圖2所示（數據手冊第5頁），主要包括：

• 輸入濾波電容（CIN）
• VINLDO 濾波網絡（RLDO、CLDO）
• 反饋電阻網絡（RFB1、RFB2）
• 自舉電容（CB）
• 變壓器與肖特基二極管（D1）
• 輸出電容（COUT、CSEC）

所有元件均采用汽車級標準，確保系統在惡劣環境下穩定運行。

性能表現

• 效率 ：主邊輸出效率最高可達 90% ，副邊效率受變壓器和二極管影響
• 線性調節率 ：主邊輸出幾乎不受輸入電壓變化影響
• 負載調節率 ：副邊輸出受變壓器漏感和負載電流影響較大

應用場景

• 汽車 IGBT/SiC MOSFET 柵極驅動電源
• 車載充電器（OBC）
• 電驅系統電源
• 工業隔離電源模塊