雙輸出降壓型 IC 也可用於 SEPIC 和升壓應用
發布時間:2020-09-07 來源:亞德諾半導體 責任編輯:lina
【導讀】工業係統設計人員和汽車製造商是電源電子產品的重要消費者,他們需要采用完整的可用 DC/DC 轉換器拓撲係列,包括以多種形式組合的降壓、升壓和 SEPIC。理想情況下,每個新項目都可以利用其特有的專用控製器或單片式轉換器 IC 實施性能優化,但這是不現實的。
引言
工業係統設計人員和汽車製造商是電源電子產品的重要消費者,他們需要采用完整的可用 DC/DC 轉換器拓撲係列,包括以多種形式組合的降壓、升壓和 SEPIC。理想情況下,每個新項目都可以利用其特有的專用控製器或單片式轉換器 IC 實施性能優化,但這是不現實的。
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電路說明和功能
LTC3892 被設計為一款具有 4.5 V 至 60 V 輸入-輸出電壓範圍(可滿足大多數汽車和工業應用的要求)的(de)雙(shuang)輸(shu)出(chu)同(tong)步(bu)降(jiang)壓(ya)型(xing)控(kong)製(zhi)器(qi)。在(zai)此(ci)類(lei)環(huan)境(jing)中(zhong),轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)電(dian)壓(ya)輸(shu)入(ru)會(hui)有(you)顯(xian)著(zhu)的(de)變(bian)化(hua),包(bao)括(kuo)汽(qi)車(che)應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)冷(leng)車(che)發(fa)動(dong)和(he)負(fu)載(zai)突(tu)降(jiang),或(huo)者(zhe)工(gong)業(ye)係(xi)統(tong)中(zhong)工(gong)廠(chang)機(ji)器(qi)設(she)備(bei)關(guan)閉(bi)和(he)接(jie)通(tong)時(shi)出(chu)現(xian)的(de)掉(diao)電(dian)和(he)電(dian)壓(ya)尖(jian)峰(feng)所(suo)導(dao)致(zhi)的(de)變(bian)化(hua)。當(dang)輸(shu)入(ru)降(jiang)至(zhi)輸(shu)出(chu)以(yi)下(xia)時(shi),LTC3892 的原生降壓型拓撲不能調節輸出電壓,但是 SEPIC 拓撲可以。
圖 1 示出了一款支持兩個輸出的 SEPIC 解決方案:VOUT1 為 3.3 V/10 A,VOUT2 為 12 V/3 A。輸入電壓範圍為 6 V 至 40 V。VOUT1 作為一個簡單的降壓型轉換器提供,具有一個包括 L1、Q1、Q2 的功率鏈路。為了減少組件數目,VPRG1 引腳連接至 GND,在內部將 VOUT1 設置為 3.3 V。

圖 1. LTC3892 的電原理圖(SEPIC 和降壓應用中)
LTC3892 的第二個輸出是一個 SEPIC 轉換器。SEPIC 功率鏈路包括 L2、L3、Q3 和 D1。這裏采用了一個具有兩個分立式電感器的非耦合型 SEPIC,因而拓寬了可用電感器的範圍。對於那些成本敏感型設備來說,這是一個重要的考慮因素。
圖 2 示出了當麵對壓降情況時(比如冷車發動期間)轉換器的運行方式。電源軌電壓 VIN 降至遠低於 12 V 標稱值,但是 VOUT1 和 VOUT2 均處於穩壓狀態,從而可為關鍵性負載提供穩定的電源。圖 3 示出了轉換器在遭遇負載突降等電壓尖峰時的運行方式。VOUT1 和 VOUT2 保持穩壓狀態,甚至在 VIN 飆升至遠高於 12 V 標稱輸入時也不例外。

圖 2顯示了冷車發動過程。電源軌電壓從 14 V 降至 7 V,但 VOUT1 和 VOUT2 均處於穩壓狀態。

圖 3. 負載突降過程。電源軌電壓從 14 V 升至 24 V,但是 VOUT1 和 VOUT2 均處於穩壓狀態。
圖 4 所示為演示電路 DC2727A,是本文中介紹的一款雙輸出轉換器。DC2727A 的 SEPIC 部分可以輕易重新布線為升壓拓撲,方法是去掉一個電感器 L2,並將第二個電感器 L3 替換為合適的升壓扼流圈。

圖 4. 演示電路 DC2727A。LTC3892 控製兩個輸出:一個非耦合型 SEPIC 和一個降壓型轉換器。
結論
LTC3892 是ADI公司一款靈活的控製器,能夠滿足汽車和工業環境中多種 DC/DC 轉換器需求。雖然該器件主要是為在同步降壓型轉換器中使用而設計,但是它也可用於 SEPIC 和升壓型轉換器應用,從而可在需要采用這些拓撲時簡化鑒定測試過程。
作者
Victor Khasiev是ADI公司的高級應用工程師,在AC/DC和DC/DC轉換的電力電子領域擁有豐富的經驗。他擁有兩項專利,並撰寫了多篇文章。這些文章涉及ADI半導體器件在汽車和工業應用中的使用,涵蓋了升壓、降壓、SEPIC、正-負、負-負、反激式、正激式轉換器和雙向備用電源。他持有高效功率因數校正解決方案和先進的柵極驅動器相關專利。Victor樂於為ADI公司客戶提供技術支持解答有關ADI產品、電源原理圖設計和驗證、印刷電路板布局、故障排查以及最終係統測試的問題。
(來源:亞德諾半導體)
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