采用負(fù)輸入電壓，PWM控制器處理多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)上，電信和數(shù)據(jù)通信設(shè)備提供直流負(fù)輸出電壓，如-48 V，系統(tǒng)總線。原因很簡單：直流電壓保持低噪音，可以很容易地從普通的鉛酸電池，通?？稍?2伏產(chǎn)生。此外，負(fù)電源保持電纜和銅導(dǎo)線遠(yuǎn)離腐蝕。通常情況下，在像服務(wù)器和計(jì)算機(jī)應(yīng)用中，這種未經(jīng)調(diào)節(jié)負(fù)的直流輸出電壓被反轉(zhuǎn)為正母線電壓，用于驅(qū)動(dòng)各種降壓轉(zhuǎn)換器必須產(chǎn)生在高輸出電流經(jīng)調(diào)節(jié)的低直流電壓，以驅(qū)動(dòng)一個(gè)廣泛的電子負(fù)載上的系統(tǒng)板。這樣的系統(tǒng)主板還使用功能，如放大器，運(yùn)算放大器，以及在受監(jiān)管，負(fù)電源或分離電源下工作，以保持交流信號(hào)的清潔感應(yīng)器。

轉(zhuǎn)換這個(gè)未經(jīng)調(diào)節(jié)負(fù)電源到穩(wěn)壓負(fù)降壓電源或調(diào)節(jié)負(fù)升壓電壓，以及一個(gè)正調(diào)節(jié)電壓，是不平凡的。每個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜和時(shí)間與分立元件耗時(shí)。更重要的是，它不能保證性能，并且可以花費(fèi)更多的同時(shí)占用更多的電路板空間。

為了使這樣的任務(wù)輕松設(shè)計(jì)師，凌力爾特公司開發(fā)了一種新型的同步多拓?fù)銬C / DC控制器，LT8709，可以很容易地配置在降壓，升壓，降壓 - 升壓和反相拓?fù)湄?fù)輸入，使得它高度靈活，適用范圍廣的電源設(shè)計(jì)。另外，它的同步操作意味著輸出二極管替換為高效率P溝道MOSFET，從而提高效率并允許更高的輸出電流高達(dá)20A。其結(jié)果是，它消除了通常需要在中期到散熱器高功率應(yīng)用，從而使設(shè)計(jì)者以產(chǎn)生廣泛的與負(fù)輸入電壓，適用范圍廣的電源設(shè)計(jì)的DC / DC轉(zhuǎn)換解決方案。

本文研究了這種新穎的DC / DC控制器明白為什么它是如此容易產(chǎn)生降壓，升壓和降壓 - 升壓，以及反向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，負(fù)輸入電壓的架構(gòu)。除了揭示其獨(dú)特的特點(diǎn)和功能，我們也將的LT8709基于負(fù)到負(fù)和負(fù)到正的DC / DC轉(zhuǎn)換解決方案在期望的輸出負(fù)載電流本工作實(shí)施例。測量的性能結(jié)果的設(shè)計(jì)實(shí)例也將被討論。

多拓?fù)淇刂破?/p>

據(jù)Linear公司的產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)理吳偉業(yè)，在DC / DC控制器的反饋電路是獨(dú)一無二的。如圖1，單反饋(FBY)引腳配置多拓?fù)淇刂破髯鳛榻祲?，升壓，降?- 升壓或反相轉(zhuǎn)換器。該架構(gòu)可確保FBY引腳的電壓總是相對于控制器芯片的接地(GND)引腳。電阻RFBY，其連接VOUT和FBY銷之間，是使用下列公式計(jì)算：。

對于負(fù)輸出電壓，方程式1(1)

對于正輸出電壓，方程2(2)

凌力爾特LT8709 DC / DC控制器的框圖

圖1：LT8709負(fù)輸入同步多拓?fù)銬C / DC控制器的內(nèi)部框圖。

該LT8709還具有創(chuàng)新的EN / FBIN引腳電路，允許緩慢變化的輸入信號(hào)和可調(diào)節(jié)欠壓鎖定(UVLO)功能。該引腳也可以用作輸入電壓調(diào)節(jié)，以避免崩潰高阻抗輸入電源。附加功能，如折返頻率，熱關(guān)斷和軟啟動(dòng)被集成為好。的LT8709的軌到軌輸出電流檢測允許控制器在電流限制的應(yīng)用，如電池或電容器充電來配置。另外，它擁有一個(gè)PG引腳電源良好指示。

使用內(nèi)部振蕩器，控制器的開關(guān)頻率可以很容易地100 kHz和750千赫的電阻RT，肚里從RT引腳到引腳-VIN之間設(shè)置。但是，它也可以被同步至外部時(shí)鐘。該LT8709采用20引腳TSSOP封裝。

選擇開關(guān)頻率效率和元件大小之間存在折衷。雖然低開關(guān)頻率，減少損失的MOSFET提高效率，它需要較大的電感和/或電容，保持低輸出紋波電壓。

具有-4.5 V至-80 V的寬輸入范圍，則控制器可以被配置為各種直流/直流轉(zhuǎn)換的解決方案。讓我們首先開始具有負(fù)降壓轉(zhuǎn)換器，它被示于圖2中。在本申請中，LT8709拓?fù)鋸母?fù)的輸入電壓產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的輸出電壓。按照這種設(shè)計(jì)(摘自控制器的數(shù)據(jù)表)的電路產(chǎn)生-12 VDC在8.5從-16 VDC的輸入電壓-30 VDC。用于計(jì)算外部無源元件，包括電感器的值的方程，給出在數(shù)據(jù)sheet1中的表1中。在本設(shè)計(jì)中，反饋電阻RFBY1和RFBY2通過調(diào)節(jié)FBY銷到-1.234 V有關(guān)的GND引腳設(shè)置輸出電壓。

凌力爾特LT8709降壓轉(zhuǎn)換器的示意圖

圖2：LT8709配置為負(fù)少負(fù)降壓轉(zhuǎn)換器。該組件值是250千赫，-16 VDC至-30 VDC輸入到-12 VDC輸出8.5 A的負(fù)載電流的開關(guān)頻率。

過載電流的變化對這種配置測量的效率響應(yīng)示于圖3的負(fù)輸入端( - VIN)為-24 V的曲線表示該轉(zhuǎn)換效率保持在從低負(fù)荷到高負(fù)荷的90%。這是超過95%，從中期負(fù)荷到滿負(fù)荷。同樣地，瞬態(tài)響應(yīng)是非常高的輸出負(fù)載步驟。

效率和功率損耗與負(fù)載電流的圖像

圖3：效率與功率損耗與負(fù)載電流輸入電壓VIN = -24 V.

同樣地，一個(gè)負(fù)到正輸出轉(zhuǎn)換器拓?fù)涫居趫D4。在這種設(shè)計(jì)中，LT8709產(chǎn)生正5伏輸出從負(fù)輸入電壓與大于，等于，或更小的大小的電壓。單個(gè)反饋電阻RFBY通過調(diào)節(jié)FBY銷到-15.8 mV的參考GND引腳的電壓設(shè)置輸出電壓。該逆變器設(shè)計(jì)的元件值是基于在所述LT8709數(shù)據(jù)sheet1中的表2中提供的方程。

凌特的LT8709反相轉(zhuǎn)換器圖

圖4：線性技術(shù)公司的LT8709配置為負(fù)到正輸出轉(zhuǎn)換器，其產(chǎn)生正5伏的輸出電壓，在4 A的負(fù)載電流從-4.5 V至-42 V的負(fù)輸入電壓范圍

該LT8709的數(shù)據(jù)表還提供了一種最佳的熱，效率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的具體布局指南，以及電源電路的EMI性能。遵循這些準(zhǔn)則隱含將幫助你實(shí)現(xiàn)所需的性能。

雖然只有兩個(gè)LT8709為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)實(shí)例，負(fù)降壓和反相轉(zhuǎn)換器，在這篇文章中呈現(xiàn)，在產(chǎn)品數(shù)據(jù)表中呈現(xiàn)為其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即消極的降壓 - 升壓和負(fù)升壓詳細(xì)的解決方案。總之，LT8709是一個(gè)多功能控制器，使設(shè)計(jì)使用單反饋電阻，兩個(gè)同步MOSFET和一些無源元件，以產(chǎn)生寬范圍的負(fù)輸入DC / DC轉(zhuǎn)換器的解決方案。