大電流升壓電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　引 言

　　隨著人們生活水平不斷的提高，對車的功能也越來高，這就需要有好的電源。由于市面上的升壓DC／DC達(dá)不到電流需求，目前常采用將12 V電瓶電壓逆變到交流220 V，再由交流220 V產(chǎn)生直流18.5 V等多路輸出的方法，雖然其可以達(dá)到電流需求，但電源經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)換后，電源效率將大幅度降低，大約只有60％左右，這樣的轉(zhuǎn)換效率對汽車電瓶供電是很難接受的。針對這一問題，該文提出基于兩相步進(jìn)升壓型DC／DC控制器LT3782設(shè)計(jì)大電流輸出的升壓型DC／DC模塊的方法。

　　1 LT3782簡介

　　LT3782是美國凌力爾特公司生產(chǎn)的兩相步進(jìn)升壓型DC／DC控制器，28引腳SSOP封裝芯片，開關(guān)頻率在150～500 kHz之間可編程，由于采用兩相BOOST拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。對輸出場效應(yīng)管漏電流和肖特基二極管通過電流的要求都減少一半，即兩個(gè)輸出相位差180°，兩個(gè)輸出間互相抑制輸出紋波電流，輸出紋波是單相BOOST轉(zhuǎn)換電路的1／3。27引腳連接輸入電源；4引腳接地；11引腳用來設(shè)定開關(guān)頻率；20和23BGATE引腳用來驅(qū)動場效應(yīng)管的柵極；8，9，1 2和13SENSE引腳用來反饋場效應(yīng)管的輸出電流；16引腳是輸出電壓反饋引腳，該腳電壓為2.44 V，當(dāng)該引腳的電壓大于2.45 V時(shí)，器件才開始工作，當(dāng)該引腳的電壓小于0.3 V時(shí)，器件進(jìn)入低電壓關(guān)斷模式。14引腳是軟啟動引腳，當(dāng)加電時(shí)，輸出電壓從0 V漸變到設(shè)定的輸出電壓值，典型的啟動時(shí)間可以由下式計(jì)算：

　　t＝2.44C／10

　　式中：C為連接14引腳到地的電容值，單位為μF；t為典型的啟動時(shí)間。

　　2 電路實(shí)現(xiàn)

　　2.1 開關(guān)電源總體設(shè)計(jì)

　　開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開關(guān)電源，這一點(diǎn)稱為成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間[!--empirenews.page--]

　　電路實(shí)現(xiàn)如圖2所示，12 V汽車電瓶電壓經(jīng)過插頭JP1和R5給LT3782供電，LT3782產(chǎn)生的兩相振蕩輸出驅(qū)動N溝道場效應(yīng)管Q1和Q2，場效應(yīng)管輸出分別經(jīng)肖特基二極管D1和D2整流后，由電容C7濾波輸出。

　　2.2 開關(guān)電源參數(shù)設(shè)定

　　圖2中，電阻R1用來設(shè)定LT3782的開關(guān)頻率，LT3782的開關(guān)頻率在150～500 kHz之間可編程。這里選取開關(guān)頻率為250 kHz，參照圖3取電阻值R1=75 kHz。

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　　開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了開關(guān)電源的發(fā)展前進(jìn)，每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類，DC/DC變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化，且設(shè)計(jì)技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，并已得到用戶的認(rèn)可，但AC/DC的模塊化，因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中，遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問題。另外，開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義

　　參照LT3782數(shù)據(jù)手冊，通過輸入／輸出電壓關(guān)系和占空比可以推算出N溝道場效應(yīng)管的峰值電流約為15 A。通過設(shè)定電阻R8和R10的阻值可以設(shè)定電源的限制電流，避免電源電流過大，燒壞后面電路。LT3782的SENSE管腳的域值電壓為60 mV，因而電阻R8和R10的阻值為0.004 Ω。

　　輸出電壓是通過設(shè)定電阻R13,R7和R11的比例關(guān)系來設(shè)定的，LT3782的FB腳電壓為2.44 V參考電壓，這樣輸出電壓可以通過下式計(jì)算：

　　汽車電瓶的過放電保護(hù)是通過設(shè)定該電源的最低工作電壓實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)LT3782的RUN管腳電壓高于2.45 V時(shí)，該電源才能正常工作，通過電阻R6和R9的分壓，使汽車電瓶電壓在大于10 V時(shí)，該電源才能正常工作，避免了電瓶的過放電。

　　3 電路測試

　　為了驗(yàn)證該開關(guān)電源性能，采用如圖4所示的方法進(jìn)行驗(yàn)證。因?yàn)樵撾娫吹妮斎腚娏鬏^大，輸入的直流電源采用安捷倫的6574A-J07。它的輸出電流最高可達(dá)42 A，輸出電壓在O～50 V范圍內(nèi)可調(diào)，輸出負(fù)載采用建伍的PEL102-201，通過它可以直觀地看到輸出電壓和電流情況。經(jīng)過驗(yàn)證，該電路完全滿足使用單位需求。

　　4 結(jié) 語

　　基于美國凌力爾特公司生產(chǎn)的兩相步進(jìn)升壓型DC／DC控制器LT3782，設(shè)計(jì)了一款大電流輸出的升壓型DC／DC模塊。該模塊在12 V汽車電瓶供電下，根據(jù)需要可以提供高達(dá)7 A電流的24 V，18.5 V等多種輸出，由于采用兩相DC／DC新技術(shù)，電源效率達(dá)到90％以上。比電源經(jīng)過轉(zhuǎn)換到交流220 V后，再轉(zhuǎn)換成所需電壓的方法，效率明顯提高，符合當(dāng)前建設(shè)節(jié)約型社會的發(fā)展方向，實(shí)用性更強(qiáng)。