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電子元件

一款IC 適用于多種 DC-DC 拓撲:雙輸出降壓型 IC 也可用于 SEPIC 和升壓應用

  2020年09月04日  

引言
        工業系統設計人員和汽車制造商是電源電子產品的重要消費者,他們需要采用完整的可用 DC/DC 轉換器拓撲系列,包括以多種形式組合的降壓、升壓和 SEPIC。理想情況下,每個新項目都可以利用其特有的專用控制器或單片式轉換器 IC 實施性能優化,但這是不現實的。
        現實情況是,工業或汽車環境中使用的每款新芯片必須在通過大量測試確定合格之后,才能用于這些要求苛刻的環境。為每種應用提供一款不同的 IC 不僅費時,而且成本之高亦讓人望而卻步。更好的選擇是一款可用于多種拓撲、并經過測試和驗證的 IC,從而使其可以在多種應用中重復使用。例如,本文將介紹ADI公司的 LTC3892 降壓型控制器用于 SEPIC(升壓和降壓)及升壓應用的方法。

電路說明和功能
        LTC3892 被設計為一款具有 4.5 V 至 60 V 輸入-輸出電壓范圍(可滿足大多數汽車和工業應用的要求)的雙輸出同步降壓型控制器。在此類環境中,轉換器的電壓輸入會有顯著的變化,包括汽車應用中的冷車發動和負載突降,或者工業系統中工廠機器設備關閉和接通時出現的掉電和電壓尖峰所導致的變化。當輸入降至輸出以下時,LTC3892 的原生降壓型拓撲不能調節輸出電壓,但是 SEPIC 拓撲可以。
        圖 1 示出了一款支持兩個輸出的 SEPIC 解決方案:VOUT1 為 3.3 V/10 A,VOUT2 為 12 V/3 A。輸入電壓范圍為 6 V 至 40 V。VOUT1 作為一個簡單的降壓型轉換器提供,具有一個包括 L1、Q1、Q2 的功率鏈路。為了減少組件數目,VPRG1 引腳連接至 GND,在內部將 VOUT1 設置為 3.3 V。 
 
圖 1. LTC3892 的電原理圖(SEPIC 和降壓應用中)
        LTC3892 的第二個輸出是一個 SEPIC 轉換器。SEPIC 功率鏈路包括 L2、L3、Q3 和 D1。這里采用了一個具有兩個分立式電感器的非耦合型 SEPIC,因而拓寬了可用電感器的范圍。對于那些成本敏感型設備來說,這是一個重要的考慮因素。
        圖 2 示出了當面對壓降情況時(比如冷車發動期間)轉換器的運行方式。電源軌電壓 VIN 降至遠低于 12 V 標稱值,但是 VOUT1 和 VOUT2 均處于穩壓狀態,從而可為關鍵性負載提供穩定的電源。圖 3 示出了轉換器在遭遇負載突降等電壓尖峰時的運行方式。VOUT1 和 VOUT2 保持穩壓狀態,甚至在 VIN 飚升至遠高于 12 V 標稱輸入時也不例外。
 
圖 2顯示了冷車發動過程。電源軌電壓從 14 V 降至 7 V,但 VOUT1 和 VOUT2 均處于穩壓狀態。
 
圖 3. 負載突降過程。電源軌電壓從 14 V 升至 24 V,但是 VOUT1 和 VOUT2 均處于穩壓狀態。
        圖 4 所示為演示電路 DC2727A,是本文中介紹的一款雙輸出轉換器。DC2727A 的 SEPIC 部分可以輕易重新布線為升壓拓撲,方法是去掉一個電感器 L2,并將第二個電感器 L3 替換為合適的升壓扼流圈。
 
圖 4. 演示電路 DC2727A。LTC3892 控制兩個輸出:一個非耦合型 SEPIC 和一個降壓型轉換器。

結論
        LTC3892 是ADI公司一款靈活的控制器,能夠滿足汽車和工業環境中多種 DC/DC 轉換器需求。雖然該器件主要是為在同步降壓型轉換器中使用而設計,但是它也可用于 SEPIC 和升壓型轉換器應用,從而可在需要采用這些拓撲時簡化鑒定測試過程。

標簽:DC | DC拓撲 雙輸出降壓型 SEPIC我要反饋
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