国产精品久久久aaaa,日日干夜夜操天天插,亚洲乱熟女香蕉一区二区三区少妇,99精品国产高清一区二区三区,国产成人精品一区二区色戒,久久久国产精品成人免费,亚洲精品毛片久久久久,99久久婷婷国产综合精品电影,国产一区二区三区任你鲁

0
  • 聊天消息
  • 系統消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發帖/加入社區
會員中心
創作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內不再提示

如何在高壓應用中利用反相降壓-升壓拓撲?

analog_devices ? 來源:未知 ? 2022-11-15 19:50 ? 次閱讀
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

對于需要生成負電壓軌的應用,可以考慮多種拓撲結構。但是,如果輸入和/或輸出端的絕對電壓超過24 V,并且所需的輸出電流可以達到幾安,則充電泵和LDO負壓穩壓器將會因其低電流能力被棄用,而其電磁組件的尺寸,會導致反激式和?uk轉換器解決方案變得相當復雜。


因此,在這種條件下,反相降壓-升壓拓撲能在高效率和小尺寸之間達成較好的折衷效果。要實現這些優勢,必須充分了解高壓條件下反相降壓-升壓拓撲的工作原理。在深入研究這些細節之前,我們首先簡要回顧一下反相降壓-升壓拓撲。然后,比較反相降壓-升壓拓撲、降壓拓撲和升壓拓撲的關鍵電流路徑。

三種基本的非隔離拓撲



反相降壓-升壓拓撲屬于三種基本的非隔離開關拓撲。這些拓撲結構都包括一個控制晶體管(通常是一個MOSFET)、一個二極管(可能是肖特基二極管或有源二極管,即同步MOSFET),以及一個作為儲能元件的功率電感。這三個元件之間的共同連接稱為開關節點。功率電感相對于開關節點的位置決定拓撲結構。


如果線圈位于開關節點和輸出之間,將構成DC-DC降壓轉換器,我們在下文中將其簡稱為降壓轉換器。或者,如果線圈位于輸入和開關節點之間,將構成DC-DC升壓轉換器,簡稱為升壓轉換器。最后,如果線圈位于開關節點和地(GND)之間,則構成DC-DC反相降壓-升壓轉換器。


在每個開關周期,甚至在連續導通模式(CCM)下,所有三種拓撲包含的組件和PCB走線的電流會快速變化,導致圖1c、2c和3c突出顯示的噪聲轉移。盡可能設計較小的熱回路,以降低電路輻射的電磁干擾(EMI)。這里,需要提醒大家的是,熱回路并非一定是電流循環流動的物理回路。實際上,在圖1、圖2和圖3突出顯示的各個回路中,由紅色和藍色突出顯示的組件和線路構成熱回路,其電流急劇轉換并不會發生在相同方向。


圖1. 屬于熱回路的組件和線路——在CCM下運行的降壓轉換器。

圖2. 屬于熱回路的組件和線路——在CCM下運行的升壓轉換器。

圖3. 屬于熱回路的組件和線路——在CCM下運行的反相降壓-升壓轉換器。


對于圖3所示的CCM下運行的反相降壓-升壓轉換器,熱回路由CINC、Q1和D1構成。與降壓和升壓拓撲中的熱回路相比,反相降壓-升壓拓撲的熱回路包含位于輸入和輸出端的組件。在這些組件中,當控制MOSFET開啟時,二極管(或者,如果使用同步MOSFET,則為體二極管)的反相恢復會生成最高的di/dt和EMI。由于需要全面的布局概念來考慮控制這兩個方面的輻射EMI,所以您肯定不希望通過低估在高輸入和/或輸出電壓條件下所需的反相降壓-升壓電感,通過過大的線圈電流紋波生成額外的輻射EMI。對于依賴自己所熟悉的升壓拓撲來確定反相降壓-升壓電路電感的工程師來說,他們會面臨這種風險,我們可以通過比較這兩種拓撲看清這一點。

高壓反相降壓-升壓拓撲的設計考量



升壓拓撲和反相降壓-升壓拓撲生成的絕對輸出電壓的幅度要高于輸入電壓。但是,這兩種拓撲之間存在差異,可以通過CCM中各自的占空比(在公式1和公式2中提供)來突出顯示。請注意,這些都是一階近似值,未考慮通過肖特基二極管和功率MOSFET時產生的壓降等影響。

圖4左側顯示的是在VIN= 12V時,這些占空比變化的一階近似值與|VOUT|的關系。此外,假設在這兩種情況下,電源線圈的開關頻率(fSW)為1MHz,電感為1μH,則線圈電流紋波變化與VOUT的關系如圖4右側所示。

圖4. 反相降壓-升壓和升壓轉換器中,VIN= 12 V時占空比和線圈電流紋波與|VOUT|的關系。


從圖4可以看出,與升壓拓撲相比,|VOUT|更低時,反相降壓-升壓拓撲的占空比將會超過50%:分別為12V和24V。大家可以參考圖5加深理解。

在升壓拓撲中,電感位于輸入和輸出之間的路徑中。因此,通過功率電感(VL)的電壓會并入VIN,以提供所需的VOUT。但是,在反相降壓-升壓拓撲中,輸出電壓由VL提供。在這種情況下,功率電感必須為輸出端提供更多電能,這就是|VOUT|更低時,占空比卻已達到50%的原因。

圖5. 線圈位置對獲得輸出電壓的影響。


我們可以換種說法來表述,當|VOUT|/VIN比下降時,反相降壓-升壓拓撲的占空比降低速度要比升壓拓撲慢。這是設計期間要考慮的一個重要事實,大家可以參考圖6更好地了解其影響,其中已重繪占空比和線圈電流紋波的一階近似值,但是是占空比與VIN之間的曲線。

圖6. 反相降壓-升壓和升壓轉換器中,|VOUT| = 48V時占空比和線圈電流紋波與VIN的關系。


如圖6所示,線圈電流紋波(ΔIL)與VIN和D成正比。在升壓拓撲中,當VIN高于VOUT的一半時,占空比下降的速度快于VIN升高的速度,從VIN= 24V時的50%下降到VIN= 42V時的25%,如圖6左側圖中的藍色曲線所示。因此,對于圖6右側圖所示的升壓拓撲,在VIN高于24 V時,ΔIL會快速降低。

但是,對于反相降壓-升壓拓撲,如之前圖4所示,當|VOUT|/VIN下降時,或者說,VIN增大,以提供固定的|VOUT|時,D非常緩慢地下降。圖6左側圖中的綠色曲線顯示了這一點,當VIN升高62.5%,從48V升高到78V時,占空比僅損失25%。由于D的下降不能抵消VIN的升高,線圈電流紋波會隨VIN升高而大幅增加,如圖6右側圖中的綠色曲線所示。

總體來說,與升壓拓撲相比,反相降壓-升壓拓撲在高壓條件下具有更高的線圈電流紋波,所以,在相同的fSW下,反相降壓-升壓拓撲需要更高的線圈值。我們可以借助圖7,根據具體情況運用這一知識,當然,也是基于一階近似值。

圖7. 反相降壓-升壓轉換器中,VOUT= –12V和–150V時占空比和線圈電流紋波與VIN的關系。

具有寬輸入電壓范圍和高輸出電流的應用



我們考慮一下VIN= 7V至72V,VOUT= –12V,電流為5A的應用。在這個高輸出電流下,我們選擇使用同步控制器(LTC3896)來實現高效率。

  • 選擇電感

在CCM中使用LTC3896時,建議將ΔIL保持在IOUT,MAX(例如,為5A時)的30%和70%之間。因此,我們在設計時,希望在整個輸入電壓范圍內,ΔIL保持在1.5A和3.5A之間。此外,保持在這個推薦的范圍內,也就是IOUT,MAX的30%和70%之間意味著比率最多能達到2.33,即70%除以30%,也就是輸入電壓范圍內最高電流紋波與最低電流紋波之間的比率。如之前觀察到的結果,對于反相降壓-升壓拓撲這類ΔIL會隨VIN大幅變化的拓撲來說,這并不是一項簡單的任務。

參考圖7可以看出,當fSW= 1MHz,L = 1μH時,線圈電流紋波會在4.42A和10.29A之間變化,這個值太高了。要使最低ΔIL達到我們建議的下限1.5A或IOUT,MAX的30%,我們需要將現在的值4.42A降低三倍。我們可以將fSW設置為300 kHz,選擇10μH電感,加上FREQ引腳上的47.5 k?電阻來實現這一點。實際上,這會使ΔIL降低,(1μH×1MHz)/(300kHz×10μH) =1/3。

由于這種降低,現在在整個輸入電壓范圍內,線圈電流紋波(ΔIL)會在1.5A和3.4A之間(IOUT,MAX的30%和68%之間)變化。我們會獲得 LTC3896 數據手冊最后一頁所提供的電路,如圖8所示。

圖8. LTC3896電路:VIN= 7V至72V,VOUT- = –12V,fSW= 300 kHz。


  • 使用LTspice驗證我們的電感選擇

對于線圈電流紋波,我們可以使用LTspice來仿真相同的LTC3896電路,如圖9所示,以得出更準確的值。在圖10中,VIN= 7V和72V時,ΔIL分別等于約1.45A和3.5A,這與之前根據圖7以及降低fSW和L獲取的一階近似值一致。請注意,圖10所示的線圈電流在流向RSENSE時,被視為是正電流。

使用LTspice仿真還有一個好處,可以確定運行期間的峰值線圈電流,即在最低輸入電壓為7V時的電流。


圖9. 使用LTspice仿真的LTC3896電路。

圖10. 測量VIN= 7V和72V時ΔIL的值,使用之前的LTspice電路獲取峰值線圈電流。


如圖10所示,應用的峰值線圈電流接近15.4A。獲得這個值后,可以選擇電流額定值足夠高的功率電感。

設計采用更高的輸出電壓時



回到圖7,在VIN的范圍為12V至40V,VOUT= –150V這個假設情況下,其中也提供了電流紋波值。要注意的第一點是,在相同的fSW和L下,要得出更高的VOUT,電流紋波會大幅增高。如此高的ΔIL往往不可取,因此,與之前的示例相比,我們需要降低更多倍數,這意味著在相同的fSW下,采用更大的電感。

第二點是關于ΔIL在整個輸入電壓范圍內的變化。在之前的示例中,VOUT= –12V,從最低紋波到最高紋波,ΔIL只增加了約2.33倍,輸入電壓卻增長了超過10倍。在當前的示例中,VOUT= –150V,從最低電流紋波到最高電流紋波,ΔIL已經增大2.85倍,但輸入電壓只增大了3.33倍,從12V增大到40V。

還好,這種挑戰只存在于CCM情況下。在斷續導通模式(DCM)下,IOUT(MAX)的30%至70%這種限制不再適用。無論如何,在IOUT(MAX)= 5A時,要一步將VIN= 12V轉換為VOUT= –150V還是太過費力。在任何情況下,要進行這種電壓轉換時,需要的輸出電流一般很低,表示我們采用DCM模式。例如,LTC3863數據手冊最后一頁所示的電路就是如此,如圖11所示。

因為DC電流低,所以在這些情況下使用非同步控制器(例如LTC3863)就足以提供不錯的效率。關于在DCM下的這種LTC3863設計,LTspice提供的LTC3863電路是一個不錯的工具,可用于優化線圈選擇。

圖11. LTC3863電路:VIN= 12V至40V,VOUT- = –150V,fSW= 320kHz。

結論



反相降壓-升壓拓撲的熱回路包含位于輸入和輸出端的組件,所以其布局難度要高于降壓拓撲和升壓拓撲。雖然與升壓拓撲有些類似的地方,但在類似的應用條件下,反相降壓-升壓拓撲的電流紋波更高,這是因為線圈是其唯一的輸出來源(如果我們忽略輸出電容)。


對于具有高輸入和/或輸出電壓的反相降壓-升壓應用,線圈電流紋波可能更高。為了控制電流紋波,與升壓拓撲相比,反相降壓-升壓拓撲會使用更高的電感值。我們通過一個實例展示了如何根據應用條件來快速調節電感。

查看往期內容↓↓↓


原文標題:如何在高壓應用中利用反相降壓-升壓拓撲?

文章出處:【微信公眾號:亞德諾半導體】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
  • 亞德諾
    +關注

    關注

    6

    文章

    4680

    瀏覽量

    16698

原文標題:如何在高壓應用中利用反相降壓-升壓拓撲?

文章出處:【微信號:analog_devices,微信公眾號:analog_devices】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

收藏 人收藏
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

    評論

    相關推薦
    熱點推薦

    MAX20048:汽車應用的高效H橋降壓 - 升壓控制器

    MAX20048:汽車應用的高效H橋降壓-升壓控制器 在汽車電子領域,電源管理至關重要,而一款性能出色的降壓 - 升壓控制器能為系統的穩定
    的頭像 發表于 03-05 11:30 ?108次閱讀

    深入解析MAX15158Z:高性能高壓多相升壓控制器

    MOSFET而設計的高壓多相升壓控制器。它可以在單相或雙相升壓/反相降壓 - 升壓配置
    的頭像 發表于 03-05 10:30 ?186次閱讀

    MAX25600:同步高壓四開關降壓 - 升壓 LED 控制器的深度解析

    MAX25600:同步高壓四開關降壓 - 升壓 LED 控制器的深度解析 在電子工程師的日常設計,一款性能卓越的 LED 控制器至關重要。今天,我們就來深入探討 Maxim 公司推出
    的頭像 發表于 01-30 15:55 ?141次閱讀

    基于FP7208的高效LED升壓驅動方案設計(附場景應用說明)

    芯片基本信息: (demo板子) FP7208是針對LED驅動器的升壓拓撲開關調節器。它提供了內置的門驅動銷,用于驅動外部N-MOSFET。誤差放大器的非反相輸入端連接到一個0.2V的參考電壓
    發表于 09-15 10:46

    LM3423-Q1 汽車 N 溝道恒流 LED 控制器技術手冊

    LM3421-Q1 和 LM3423-Q1 系列器件是用于 LED 驅動器的多功能高壓 N 溝道 MOSFET 控制器。它們可以輕松配置為降壓升壓降壓-
    的頭像 發表于 09-03 17:53 ?1056次閱讀
    LM3423-Q1 汽車 N 溝道恒流 LED 控制器技術手冊

    LM3423 用于恒流 LED 驅動器的 N 通道控制器技術手冊

    LM3421 和 LM3423 系列器件是用于 LED 驅動器的多功能高壓 N 溝道 MOSFET 控制器。它們可以輕松配置為降壓升壓降壓-升壓
    的頭像 發表于 09-03 16:14 ?819次閱讀
    LM3423 用于恒流 LED 驅動器的 N 通道控制器技術手冊

    LM3429-Q1 用于恒流 LED 驅動器的汽車 Simple N 通道控制器技術手冊

    LM3429 是一款用于 LED 驅動器的多功能高壓 N 溝道 MosFET 控制器。 它 可以輕松配置為降壓升壓降壓-升壓和 SEPI
    的頭像 發表于 09-03 14:31 ?3065次閱讀
    LM3429-Q1 用于恒流 LED 驅動器的汽車 Simple N 通道控制器技術手冊

    LM3421 用于帶串聯 DIM FET 驅動器的恒流 LED 驅動器的 N 通道控制器技術手冊

    LM3421 和 LM3423 系列器件是用于 LED 驅動器的多功能高壓 N 溝道 MOSFET 控制器。它們可以輕松配置為降壓升壓降壓-升壓
    的頭像 發表于 09-03 13:57 ?999次閱讀
    LM3421 用于帶串聯 DIM FET 驅動器的恒流 LED 驅動器的 N 通道控制器技術手冊

    配置四開關降壓-升壓型μModule穩壓器來適應不同應用:升壓降壓反相輸出

    的3D集成封裝,實現了緊湊的設計和穩健的性能。這款μModule?穩壓器支持非常寬的輸入和輸出電壓范圍,擁有高功率密度、優越的效率和出色的熱性能。本文重點介紹了該款器件的多功能性,展示了它在各種拓撲的應用,包括
    的頭像 發表于 07-21 14:40 ?3633次閱讀
    配置四開關<b class='flag-5'>降壓</b>-<b class='flag-5'>升壓</b>型μModule穩壓器來適應不同應用:<b class='flag-5'>升壓</b>、<b class='flag-5'>降壓</b>或<b class='flag-5'>反相</b>輸出

    以低噪聲實現降壓-升壓電壓轉換

    在許多應用,需要進行升壓降壓轉換。例如,有時輸入電壓范圍為6 V至24 V,而需要輸出的電壓為12 V。傳統的寬范圍電源必須能夠進行此類電壓轉換。 利用基于變壓器的不同
    發表于 05-21 18:17

    開關電源拓撲結構介紹

    基本拓撲結構,幫助系統掌握各個電路的工作原理和基本特點。 八種開關電源常見的基本拓撲結構:BUCK 降壓電路BOOST 升壓電路BUCK-BOOST
    發表于 05-12 16:04

    反向降壓拓撲如何替代非隔離反激式拓撲 德州儀器反向降壓拓撲詳細解析

    歡迎來到 《電源設計小貼士集錦》系列文章 ? 本期,我們將介紹 反向降壓拓撲 的詳細知識 ? 最常見的電源之一是 離線電源 ,也稱為交流電源。隨著旨在集成典型家庭功能的產品越來越多,市場對輸出能力
    發表于 05-10 10:19 ?1002次閱讀
    反向<b class='flag-5'>降壓</b><b class='flag-5'>拓撲</b>如何替代非隔離反激式<b class='flag-5'>拓撲</b> 德州儀器反向<b class='flag-5'>降壓</b><b class='flag-5'>拓撲</b>詳細解析

    MC34063A 1.5A 升壓降壓反相開關穩壓器,工作溫度范圍為 0°C 至 70°C技術資料

    MC33063A 和 MC34063A 器件是易于使用的 IC,包含所有初級 構建簡單的 DC-DC 轉換器所需的電路。這些設備主要包括 內部溫度補償基準、比較器、振蕩器、PWM 控制器 有源電流限制、驅動器和大電流輸出開關。因此,設備需要 極少的外部元件,用于構建升壓降壓
    的頭像 發表于 04-03 10:04 ?980次閱讀
    MC34063A 1.5A <b class='flag-5'>升壓</b>、<b class='flag-5'>降壓</b>、<b class='flag-5'>反相</b>開關穩壓器,工作溫度范圍為 0°C 至 70°C技術資料

    MC33063A-Q1 1.5A 峰值升壓/降壓/反相開關穩壓器數據手冊

    MC33063A-Q1 器件是一款易于使用的 IC,包含構建簡單 出所需的所有初級電路。該器件主要由內部溫度補償基準、比較器、振蕩器、具有有源電流限制的 PWM 控制器、驅動器和大電流輸出開關組成。因此,該器件只需極少的外部元件即可構建采用升壓降壓
    的頭像 發表于 04-02 15:58 ?1025次閱讀
    MC33063A-Q1 1.5A 峰值<b class='flag-5'>升壓</b>/<b class='flag-5'>降壓</b>/<b class='flag-5'>反相</b>開關穩壓器數據手冊

    一種可堆疊和交錯的多相高壓反相降壓-升壓控制器設計

    隨著對移動數據的需求持續增長,新市場和新應用不斷涌現。正激式轉換器現在面臨著嚴峻挑戰,尤其是這些新型無線電設計的輸出功率要求超過了500 W。本文提出了一種可堆疊和交錯的多相高壓反相降壓-升壓
    的頭像 發表于 03-18 09:17 ?2180次閱讀
    一種可堆疊和交錯的多相<b class='flag-5'>高壓</b><b class='flag-5'>反相</b><b class='flag-5'>降壓</b>-<b class='flag-5'>升壓</b>控制器設計