基于LT3573隔离型反激式的DC-DC开关电源的设计

2020-06-05 03:52字体:
  

  的利用涉及到种种电子电器开发界限,如程控交流机、通信、电子检测开发电源、统制开发电源等都已平凡地运用了开合电源,更推动了开合电源工夫的疾捷繁荣。种种新工夫、新工艺和新器件如雨后春笋般,络续问世,使得开合电源的利用日益普及。开合电源高频化是其繁荣的目标,从最初的20kHz抬高到现正在的几百kHz以至几兆赫兹,高频化带来开合电源的小型化。目前,开合电源正朝着高效节能、安详环保、小型化、轻省化目标繁荣。

  LT3573是一种单片开合稳压器件,专为断绝型回击式拓扑布局而安排。正在断绝型反激拓扑布局中,变压器原边电道须要通常感知到副边输出电压的转化音信,以便保卫输出电压安靖。正在以往的电道拓扑布局中,通常采用光电耦合器件或者别的加众变压器绕组,来取得输出电压反应音信。光电耦合器件存正在的题目是:①浪掷输出功率;②本钱加众,电道布局便得繁复;③有限的动态呼应、器件非线性、老化等,都邑带来费事。

  别的若新增变压器或变压器绕组,无形就会使变压器物理尺寸变大,本钱加众,其动态呼应也不何如样好。而LT3573则无需外接光电耦合器件或第三绕组,其特有的内置反激差错放大器,正在二次侧绕组电流为零时,反激差错放大器入手下手取样输出电压音信,直接从变压器原边的反激电压波形检测输出电压的转化音信,主动保卫输出电压的安靖性,这也是此IC安排的亮点之所正在。反激电压因为RFB和Q2的功用,变换成电流,这个电流简直一齐流过电阻RREF,造成反应电压,进入反激差错放大器,并与其1.22V的参考电压举办对比,以便后续电道能调动开合管的占空比,到达安靖输出电压的宗旨,如图1所示。

  一个1.25A、60V的NPN型功率开合管以及一齐统制逻辑单位都集成到一个16引脚MSOP封装的LT3573内部。极大地简化了该集成块利用的外围电道安排使命,正在3V~40V的输入电压界限内使命,最大输出功率值可达7W.可利用于须要断绝型电源的浩繁界限,好比工业、医疗、数据通讯、汽车利用、低功率PoE和VoIP电线使命于鸿沟形式,与对等的相连传导形式安排比拟较,鸿沟形式使命承诺运用较小的变压器。

  变压器漏感Lsl(无论原边依旧副边),如图2所示,会正在原边惹起一个电压尖峰显示。当输出开合闭塞后,这个尖峰跟着更高的负载电流越来越尖,这就须要选拔能量招揽收集破费掉漏感中储蓄的能量。正在大大都处境下,须要用缓冲电道,以避免过压击穿输出开合节点。因此,变压器漏感触尽量裁汰。

  选拔招揽收集钳位反激开合电压尖峰。因为开合变压器的漏感发作的电压尖峰,反激电压可由下式揣测:

  这个电压和输入电压之和(VIN +VFLBK)直接加到了功率开合管Q1的集电极上,容易酿成功率开合管Q1的二次击穿而损坏。为了钳位电压尖峰值正在开合管的额定值以内,最常用RCD招揽电道,使得开合管合断时代,储蓄正在漏感中的能量改观到招揽收集电容C1里,而且最终破费正在电阻R1上,如图2所示。

  这里的钳位二极管D1开合速率要足够疾,不然,开合管合断刹那,漏感尖峰无法实时传达到电容C1上而会正在开合管Q1集电极发作刹那高压,如图3所示。于是,肖特基二极管平时是最好的选拔。

  一朝钳位二极管D1开通,漏感电流就会被C1招揽,招揽期间不得擅长150ns,如图3所示的tSP开合变压器安排

  由于LT3573通过检测开合变压器原边反激脉冲波来调动断绝输出电压。当二次侧绕组传导电流时,LT3573就从SW引脚得到输出电压音信,这时,取样电道须要一个最低局部的期间取样输出电压。为了确保足够的取样期间,原边就须要维系一个最低电感值LPRI.该电感值揣测公式如下:

  平常来说,选拔变压器匝数比,是为了最形式部地得到输出功率,也可使转换器有足够的电流处分技能,然则匝数比不行太大了。对待低输出电压(3.3V或5V)来说,用原边匝数数倍于副边匝数(N:1)以最大化变压器的电流增益(和输出功率),此时SW引脚的电压等于最大输入电源电压加上输出电压乘以匝数比的和。这个数值务必维系正在SW引脚的VSW (MAX)值之下,以提防内部电源开合管溃逃。归纳这些条款,对某一特定利用来说,须要修立一个匝数比的上限值N,选拔一个匝数比足够低的变压器。

  此中:VSW (MAX)为开合管最大电压应力。凭据电道仿线所示的正在差别变压器匝数比处境下,开合电压应力和输出电流技能。

  本质利用电道及仿线V输入电压,开合变压器原副边的绕组匝数比设为3:1,RREF引脚外接对地参考电阻,阻值平常设为6.04k,此电阻值不行偏离6.04k过大,平常百分之几的转化是可能接收的,不然,会惹起大的输出电压差错。RFB为外部反应电阻器的输入引脚,此处阻值设为80.6k.此引脚维系到变压器的原边(Vsw)。这个电阻与RREF电阻的比值,决断了输出电压(加上任何非一体化的变压器匝数比的影响)。正在反激时代,通过这个电阻的均匀电流大约为200A.也可能用如下公式来确定RFB与RREF之间的相干:

  Tc引脚内部维系了一个正温度系数电流源到RREF引脚,引脚外部接输出电压温度赔偿电阻,发作的电流正比于绝对温度,仿线k.RILIM最大电流局部调动引脚,用一个10k的电阻就可能让LT3573到达最大使命电流技能。/UVLO为合断/欠压闭锁引脚,维系到Vin的电阻分压器固定正在此引脚上,以便供应LT3573使命的最低输入电压。当电压低于约0.7V时,内部电道简直没有静态电流。当0.7V且1.25V时,内部电道将开启而且有10A电流将输入SS引脚。

  电道仿真各个环节电位的波形如图5所示。从波形图上可能验证,鸿沟形式每个周期让二次侧电流归零,如许寄生电阻的电压降不会导致负载安靖性差错。电道可安靖输出5V直流电压,0.5A的直流电流,额定功率到达2.5W.输入电压为12V时,开合管Q1最大电压应力约28V,适合预订安排目的。

  此种电道安排的亮点正在于没有运用光电耦合器件,或变压器,或变压器绕组,而是靠检测开合管集电极电压波形来安靖输出电压,简化了外围电道,既避免了电道非常的功率损耗,同时又加众了电道的牢靠性。

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