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淺析高效轉換同步回掃電路研究

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   摘要:在設計非隔離的降壓型穩壓器時,降壓型穩壓器通常是第一選擇,除非VIN與VOUT之比大于10、輸入電壓很高或者兩種情況兼而有之。低占空因

  在設計非隔離的降壓型穩壓器時,降壓型穩壓器通常是第一選擇,除非VIN與VOUT之比大于10、輸入電壓很高或者兩種情況兼而有之。低占空因素對于FET驅動器來說可能是個問題,并會導致電流型控制回路失去控制。

  在VOUT很低、輸出電流只有幾個安培時,效率會大幅度下降到60%~70%。效率下降是由轉換損耗引起的,因為上部開關中始終流過滿載電流。圖1所示電路看起來有點兒像降壓型穩壓器,并使用一個降壓型控制器,但實際上是一種電壓型同步回掃電路。

  在效率高于85%,輸入電壓范圍為36V~60V的情況下,其面向的應用系統在輸出電流為2A時要求輸出電壓為3.3V。這一電路在幾種已評估過的技術中似乎是最有希望的,因為其效率和成本優于降壓型穩壓器和異步回掃電路。

  圖1,這種同步回掃電路具有很高的效率以及多種輸入電壓/輸出電壓比。

  LM2743控制器啟動之后,從MMBTA06晶體管和6.2V齊納二極管以及從一個自舉線圈獲得功率。其EN(啟動)輸入端是一個提供UVL(低壓切斷)的比較器,用來防止在28V以下啟動??刂破黩寗右粋€損耗比肖特基二極管還低的同步開關,并利用更低的FET導通電阻作為限流檢測電阻。

  在引腳11處的150kΩ電阻器產生一個250 kHz的開關頻率。由Pulse Engineering公司(www.pulseeng.com)設計的回掃變壓器是一個低成本部件,其初級線圈電感為50mH,線匝比為3:1,尺寸為13(長)×15(寬)×11(高)mm。

  3:1的線匝比防止初級開關流過滿載輸出電流,從而使得開關損耗比降壓型穩壓器小。輸出端的小型LC濾波器能使一只10mF陶瓷電容器處理很大的有效(rms)波紋電流,此外,一只低成本鋁電容器也能消除波紋并緩沖負載瞬態。

  圖2,圖1所示電路在很寬的輸出電流范圍內具有高于85%的效率。

  圖2示出了圖1所示電路在三種輸入電壓和若干種輸出電流下的測量數據。左邊三條最上方的曲線表示效率;三條較低的曲線表示按右邊刻度計量的以W為單位的總損耗。在不加負載的情況下,VOUT波紋的峰-峰值為6mV,在輸出電流為4A時上升到20mV。在輸出電流為3.5A時,效率迅速下降,這是限流作用造成的。如同任何開關電源,特別回掃電路那樣,印制電路板布局非常重要。

  如果采用四層或更多層的印制電路板,電源平面和接地平面分開,柵極驅動連線短而寬,你就可以獲得最佳性能。盡管圖1所示電路擬應用于7W單輸出系統中,但這種同步回掃電路可適用于更大的功率范圍;你只要增加次級繞組,就可輕易地將其擴展成多種輸出。

  增加的輸出端既可以使用二極管整流器,也可以使用低柵壓驅動器驅動的附加FET。

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