0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看威廉希尔官方网站 视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

克服各种限制:在简单的降压控制器上设计精密双极性电源

星星科技指导员 来源:ADI 作者:Victor Khasiev 2022-12-22 15:51 次阅读

工业、汽车、IT 和网络公司电力电子半导体、设备和系统的主要购买者和消费者。这些公司将全套可用拓扑结构用于DC-DC转换器,这些转换器采用降压、升压和SEPIC的不同变体。在理想的世界中,这些公司或公司将为每个新项目使用专门的控制器。然而,采用新芯片需要大量投资,因为测试新器件是否符合汽车标准、特定应用、条件和设备的验证功能需要漫长而昂贵的过程。降低开发和设计成本的明显解决方案是在不同的应用中使用已经批准和验证的控制器。

用于产生电源的最常用拓扑是降压转换器。但是,这种拓扑的采用仅限于从大于输出的输入电压产生正输出。当输入电压降至输出以下时,它不能直接用于产生负电压或提供稳定的输出。在汽车电子中,当需要负电压为放大器供电时,或者在输入电压轨大幅下降时,整个系统必须在冷启动的情况下连续正常工作时,产生输出的两个方面都很重要。本文详细介绍了在SEPIC、Cuk和升压转换器中使用简单降压控制器的方法。

从公共输入轨产生负电压和正电压

图1显示了基于具有两个输出的单降压控制器的双极性电源的设计。

poYBAGOkDHeAHAj-AAEPfxvsWdg586.png?h=270&hash=AB5B998E39162BDF82655CF68AED681DCB1773EA&la=en&imgver=2

图1.产生正电压和负电压的LTC3892的电气原理图。V输出1在 10 A 和 V 时为 3.3 V输出23 A 时为 –12 V。

为了最大限度地利用该芯片,必须采用一个输出来产生正电压,另一个输出来产生负电压。该电路的输入电压范围为6 V至40 V。五世输出1在 10 A 和 V 时产生 3.3 V 正电压输出2负电压 –12 V,3 A 时。两个输出均由U1控制。第一个输出V输出1是简单的降压转换器。第二个输出具有更复杂的结构。因为V输出2相对于GND为负,差分放大器U2用于检测负电压并将其缩放至0.8 V基准电压。在这种方法中,U1和U2都以系统GND为参考,这大大简化了电源的控制和功能。以下表达式有助于计算RF2和RF3的电阻值,以防需要不同的输出电压。

pYYBAGOkDHiAH-MLAAAcbmZyDdU357.png?la=en&imgver=2

五世输出2动力传动系采用 Cuk 拓扑结构,相关威廉希尔官方网站 文献对此进行了广泛介绍。需要以下基本方程来了解动力传动系组件上的电压应力。

poYBAGOkDHmAHLiJAAASRAoc194968.png?la=en&imgver=2

五世输出2效率曲线如图2所示。此处提供了这种方法的LTspice仿真模型。在本例中,LTC3892转换器的输入为10 V至20 V。输出电压在10 A时为+5 V,在5 A时为–5 V。®

pYYBAGOkDHqAJ1ibAAAyHiGhyhI101.png?h=270&hash=1416C9D991BAA7BFA10A277C3A451C5FCC468DFB&la=en&imgver=1

图2.14 V输入电压下负输出的效率曲线。

从波动的输入轨产生稳定的电压

poYBAGOkDHyAMp1tAAD-JeifnRc258.png?h=270&hash=3B95D6355291221D377C9F1CF0ECDD820CABF3A9&la=en&imgver=2

图3.LTC3892在SEPIC和降压应用中的电气原理图。

图3所示转换器的电气原理图支持两个输出:V输出110 A 和 V 时为 3.3 V输出212 V,3 A。输入电压范围为 6 V 至 40 V。输出1以类似的方式创建,如图 1 所示。第二个输出是SEPIC转换器。与上述 Cuk 一样,该 SEPIC 转换器基于非耦合、双通道分立电感解决方案。分立式轴承座的使用显著扩大了可用磁性元件的范围,这对于成本敏感型器件非常重要。

pYYBAGOkDH2AcF1FAAAOLdel5rQ979.png?la=en&imgver=1

图4和图5显示了该转换器在压降和尖峰下的功能;例如,在冷启动或负载突降时。电源轨电压V在在相对标称的12 V电压下下降或上升。但是,两个 V输出1和 V输出2保持稳压并为关键负载提供稳定的电源。双电感SEPIC转换器可轻松重新接线至单个电感升压转换器。

poYBAGOkDH-AXiEyAADSE2qL-hU474.jpg?h=270&hash=9CD9FAF67DE1BF66BB9B5759F1847FD22D9668BA&la=en&imgver=2

图4.如果电源轨电压从 14 V 降至 7 V,则两个 V输出1和 V输出2保持监管。

pYYBAGOkDICAQ5BHAADR5hLWGXc720.jpg?h=270&hash=948A9237CF5CCBA4D97DA3041D260F0BEC7DE0F2&la=en&imgver=2

图5.电源轨电压从 14 V 上升到 24 V。但是,两个 V输出1和 V输出2保持监管。

相关的LTspice仿真模型可以在这里找到。结果表明,LTC3892转换器的输入为10 V至20 V。输出电压在10 A时为+5 V,在5 A时为–5 V。

结论

本文介绍了基于降压控制器构建双极性和双输出电源的方法。此方法允许在降压、升压、SEPIC和Cuk拓扑中使用相同的控制器。这对于汽车和工业电子产品供应商来说非常重要,因为他们可以在获得批准后基于同一控制器设计具有各种输出电压的电源。

审核编辑:郭婷

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电源
    +关注

    关注

    184

    文章

    17706

    浏览量

    249986
  • 转换器
    +关注

    关注

    27

    文章

    8696

    浏览量

    147101
  • 控制器
    +关注

    关注

    112

    文章

    16339

    浏览量

    177852
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    基于降压控制器构建极性输出电源的方法

    支持降压、升压、SEPIC和Cuk拓扑中使用相同的控制器,这对于汽车和工业电子供应商来说非常重要,因为一旦经过核准,他们便可基于同一控制器设计出提供
    的头像 发表于 02-12 10:03 4447次阅读
    基于<b class='flag-5'>降压</b><b class='flag-5'>控制器</b>构建<b class='flag-5'>双</b><b class='flag-5'>极性</b>和<b class='flag-5'>双</b>输出<b class='flag-5'>电源</b>的方法

    如何基于单个降压控制器(具有两路输出)的极性电源设计?

    显著降低时,冷起动的情况下整个系统必须连续正常工作。如何基于单个降压控制器(具有两路输出)的极性电源
    发表于 01-17 10:49

    基于常见降压转换极性、单路输出、可调节电源

    ,∆I = 200μA。结论本文介绍了一种极性端子电源设计。这里讨论的方法基于降压转换
    发表于 08-13 09:52

    【模拟对话】突破约束:基于简单降压控制器精密极性电源设计

    控制器的方法。从公共输入轨产生负电压和正电压图1显示了基于单个降压控制器(具有两路输出)的极性电源
    发表于 10-02 08:00

    基于降压控制器构建极性输出电源的方法

    本文介绍了基于降压控制器构建极性输出电源的方法。这种方法支持
    发表于 02-04 07:41

    如何用降压控制器构建极性输出电源

      本文介绍了基于降压控制器构建极性输出电源的方法。这种方法支持
    发表于 03-04 06:42

    如何去实现一种基于降压转换拓扑结构的极性端子电源设计?

    如何生产极性电源?负载可以同时使用正电压和负电压吗?如果应用要求同一电源端口为正或负(仅向负载提供两个端口的设置)该怎么办?不能选择专用
    发表于 06-29 07:21

    三分钟看懂极性电源的设计方式

    。结 论本文介绍了一种极性端子电源设计。这里讨论的方法基于降压转换拓扑结构,它是现代
    发表于 10-25 09:27

    极性跟踪可调精密直流电源的设计

    极性跟踪可调精密直流电源的设计一、方案论证1.1误差反馈回路方案选择1.2DA反馈电路方案选择1.3总体方案论证二、电路与程序设计2.1整流电路2.2场效应管电路2.3反馈电路2.4
    发表于 11-11 08:14

    突破约束:基于简单降压控制器精密极性电源设计

    作者:Victor Khasiev 工业、汽车、IT和网络公司是电源电子、半导体、器件和系统的主要购买者与消费者。这些公司使用各种可用的DC-DC转换拓扑结构,采用不同形式的降压、升
    发表于 01-27 07:17 0次下载
    突破约束:基于<b class='flag-5'>简单</b><b class='flag-5'>降压</b><b class='flag-5'>控制器</b>的<b class='flag-5'>精密</b><b class='flag-5'>双</b><b class='flag-5'>极性</b><b class='flag-5'>电源</b>设计

    突破约束:基于简单降压控制器精密极性电源设计

    作者:Victor Khasiev 工业、汽车、IT和网络公司是电源电子、半导体、器件和系统的主要购买者与消费者。这些公司使用各种可用的DC-DC转换拓扑结构,采用不同形式的降压、升
    发表于 01-29 09:05 3次下载
    突破约束:基于<b class='flag-5'>简单</b><b class='flag-5'>降压</b><b class='flag-5'>控制器</b>的<b class='flag-5'>精密</b><b class='flag-5'>双</b><b class='flag-5'>极性</b><b class='flag-5'>电源</b>设计

    高压降压控制器

    高压降压控制器
    发表于 04-30 14:41 9次下载
    高压<b class='flag-5'>双</b><b class='flag-5'>降压</b><b class='flag-5'>控制器</b>

    基于降压转换拓扑结构实现极性电源设计

    图1显示了基于降压转换极性(二象限)可调电源解决方案。输入电压范围为12V至15V;输出为±10V范围内的任何电压, 由
    发表于 03-24 15:01 1054次阅读
    基于<b class='flag-5'>降压</b>转换<b class='flag-5'>器</b>拓扑结构实现<b class='flag-5'>双</b><b class='flag-5'>极性</b><b class='flag-5'>电源</b>设计

    简单降压控制器设计精密极性电源

    供电时,或者输入电压轨大幅下降时,整个系统必须在冷启动的情况下连续正常工作时,产生输出的两个方面都很重要。本文详细介绍了SEPIC、Cuk和升压转换中使用简单
    的头像 发表于 01-30 19:25 721次阅读
    <b class='flag-5'>在</b><b class='flag-5'>简单</b>的<b class='flag-5'>降压</b><b class='flag-5'>控制器</b><b class='flag-5'>上</b>设计<b class='flag-5'>精密</b><b class='flag-5'>双</b><b class='flag-5'>极性</b><b class='flag-5'>电源</b>

    突破约束:基于简单降压控制器精密极性电源设计

    新项目使用专门的控制器。 然而,采用新芯片需要大量投资,因为必须花费很多时间和成本来测试新器件是否符合汽车标准,以及验证其特定应用、条件和设备中的功能。显然,为了降低开发和设计成本,不同应用应采用已经过批准和验证的控制器
    的头像 发表于 07-13 18:15 267次阅读
    突破约束:基于<b class='flag-5'>简单</b><b class='flag-5'>降压</b><b class='flag-5'>控制器</b>的<b class='flag-5'>精密</b><b class='flag-5'>双</b><b class='flag-5'>极性</b><b class='flag-5'>电源</b>设计