LT?3748 是一款專門用于開關穩壓控制器 旨在簡化隔離電源的設計 使用反激式拓撲。無第三個繞組或光隔離器 是必需的,因為 LT3748 檢測隔離輸出 電壓直接來自初級側反激波形。
設計反激式轉換器的一個挑戰是,與變壓器副邊輸出電壓有關的信息必須反饋給初級側的穩壓器,以保持穩壓。從歷史上看,跨越隔離柵的反饋是使用光隔離器或額外的變壓器繞組實現的,盡管這兩種方法都存在許多設計問題。光隔離器反饋電路增加了元件,增加了轉換器尺寸和成本。它們還會消耗功率,降低效率并使熱設計復雜化。光隔離器還由于動態響應有限、固有非線性、單元間的典型變化以及隨時間的變化而難以精確調節輸出。通常的替代方案是增加一個額外的變壓器繞組,但這可能會引入其他問題,包括更大、更昂貴的磁性元件或有限的動態響應。
相比之下,LT3748 通過檢查初級側反激式脈沖波形來推斷隔離輸出電壓。這樣,既不需要光隔離器,也不需要額外的變壓器繞組來維持穩壓,輸出電壓很容易用兩個電阻器進行編程。
LT3748 具有一種邊界模式控制方法 (也稱為臨界導通模式),其中該器件在連續導通模式和非連續導通模式之間的邊界處工作,如圖 1 所示。由于邊界控制模式操作,當次級電流約為零時,可以從變壓器初級電壓計算輸出電壓。這種方法無需外部電阻和電容即可改善負載調整率,典型線路和負載調整率優于±5%,同時允許采用簡單緊湊的解決方案,如圖12中的30V、2W演示板所示。
圖1.在邊界模式下工作的基于 LT3748 的反激式轉換器的理想波形
圖2.無光耦合器30W設計,輸入范圍為18V至90V(實際尺寸)
輸出功率
由于 MOSFET 電源開關位于 LT3748 外部,因此最大輸出功率主要受外部組件的限制,而不是 LT3748。輸出功率限制可分為三類:電壓限制、電流限制和熱限制。反激式設計中的電壓限制主要是MOSFET開關的最大漏極至源極電壓和輸出二極管反向偏置額定值。在高功率應用中,輸出功率傳輸的電流限制通常受到變壓器飽和電流的限制,盡管MOSFET開關和輸出二極管可能也需要額定為所需電流。在較低輸出電壓的反激式應用中,輸出二極管的損耗主要影響著,隨著輸出電壓的增加,變壓器中的電阻和漏損越來越重要。
優化的功能
LT3748 能夠利用其能夠提供 1.9A 平均輸出電流 (上升和下降) 的內置柵極驅動器及其內部 INTV 以高達 幾百 kHz 的頻率驅動絕大多數適當的 MOSFET抄送低壓差穩壓器。此外,通過可編程軟啟動和欠壓鎖定,啟動得到良好控制。盡管 LT3748 采用緊湊的 MSOP-16 封裝,但已移除了 3 個引腳,以便為高電壓操作提供足夠的間距,如圖 <> 所示。
圖3.LT3748 采用 MSOP-16 封裝,其中去掉了 <> 個引腳以實現高電壓操作。
超速駕駛英視抄送帶第三繞組
LT3748 無需一個光耦合器或第三繞組即可提供卓越的輸出電壓調節,但對于某些具有高輸入電壓的應用,額外的繞組可以提高整體系統效率,尤其是在較輕的負載下。第三個繞組應設計為輸出高于7.2V但不超過20V的電壓。在超過 15W 的典型應用中,過驅動 INTV抄送PIN 在最大負載下可將效率提高幾個百分點,在輕負載下可將效率提高 10% 以上。圖4顯示了圖5中電路在連接和未連接第三個繞組時的效率。
圖4.圖3748中LT5應用的效率(帶和不帶第三個繞組)
過流保護
LT3748 具有一個內部門限,用于檢測 R 中的電流何時意義電阻器超出編程范圍,以便在系統故障時保護外部設備。當感性輸出短路導致輸出電壓降至零以下或超過變壓器飽和電流時,可能會發生這種情況。無論原因如何,當 SENSE 引腳上的電壓超過 ~130mV 或比 R 中的編程最大電流限值高 30% 時意義電阻—SS 引腳復位,從而停止開關操作。一旦軟啟動電容再充電并達到軟啟動門限,開關將在最小電流限值處恢復。在輸出短路情況下,反射輸出電壓加上正向二極管壓降大于零,LT3748 正常工作,并且沒有外部組件受到任何應力。
高溫操作
LT3748 可提供 E、I 和 H 等級,專為在寬溫度范圍內實現卓越的性能而設計。除了內部的 INTV抄送穩壓器,LT3748 即使在高輸入電壓下消耗的功率也非常小,因此熱性能的限制幾乎完全在于外部組件,這些組件可根據需要正確調整尺寸或冷卻。
12V, 3A 輸出,來自 18V–90V 輸入
圖5所示為將寬輸入范圍高效轉換為12V輸出的應用。由于 LT3748 能夠在其輸入端處理高達 100V 的電壓,因此在線路電壓和控制器之間不需要額外的接口電路。只需一個簡單的 RC 緩沖器即可保護 200V Si7450 MOSFET 在整個線路和負載范圍內免受過大電壓的影響。雖然通常連接第三個繞組以提高較輕負載下的效率,但所有調節都是在初級繞組上完成的——沒有第三個繞組的變壓器在較低輸入電壓和高輸出負載下的效率幾乎相同。
圖5.圖2所示的轉換器原理圖。該轉換器采用 18V 至 90V 輸入,并在 2V 時產生 5.12A 輸出。
用于汽車應用的IGBT控制器電源
LT3748 能夠輕松產生多個隔離電源,為采用電動或混合動力電動汽車中的高電池電壓驅動同步電機的 IGBT 供電,如圖 6 所示。最大 V 為 150V 的 MOSFETDS選擇,以便任何緩沖電路都是可選的,并且遲滯UVLO閾值設置為在V時開始切換在等于 10V,同時允許 V在切換時下降至8V。
圖6.用于混合動力和電動汽車應用的IGBT控制器電源
用于遠程傳感器的高輸出電壓
反激式拓撲通常是產生高壓隔離輸出的唯一方法,用于長電纜敷設或為接口設備供電。圖7顯示了這種應用的典型應用,具有互補的300V輸出。對于此應用中的低功率水平,現成的EP13變壓器綽綽有余,并保持較小的整體解決方案尺寸。
圖7.±300V隔離式反激式轉換器
結論
LT3748 通過使用一種初級側檢測、邊界模式控制方案簡化了隔離式反激式轉換器的設計,該方案免除了增設光耦合器及其相關電路的需要。LT3748 還具有寬輸入范圍、低內部功耗、一個 1.9A 柵極驅動器和用戶可編程保護功能,這些功能進一步簡化了設計并增加了其多功能性。
審核編輯:郭婷
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