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用于通信的高壓升壓和反相轉換器

2019-11-18 14:29:11 來源:Jesus Rosales,ADI公司
電子通信領域正迅速擴展到日常生活的各個方面。檢測、傳輸和接收數據都需要使用大量器件,例如光纖傳感器、RF MEMS、PIN二極管、APD、激光二極管、高壓DAC等等。在許多情況下,這些器件需要幾百伏的電壓才能運行,因此需要使用DC-DC轉換器,以滿足嚴格的效率、空間和成本要求。

ADI公司的LT8365是一個多用途單芯片升壓轉換器,集成了一個150 V、1.5 A開關,因此特別適用于通信領域中包括便攜式器件在內的高壓應用。可以輕松從低至2.8 V和高至60 V的輸入中生成高壓輸出。芯片具備可選的展頻功能,可以幫助消除EMI,還有許多其他常用的特性,具體請參見數據手冊。圖1和圖2所示的轉換器被用于從12 V輸入源為高壓DAC、MEMSRF開關和高壓運算放大器提供正壓和負壓電軌。這些轉換器在斷續導通模式(DCM)下運行,提供最高10 mA電流,以及+250 V和–250 V輸出電壓,轉換效率約為80%。
 
升壓比 > 1:40

在升壓轉換器中實施DCM運行的一個優勢在于:不論占空比多高,都能夠實現高升壓比。此外,電感和輸出電容的值和物理尺寸都可以減小,從而減小PCB上所使用的解決方案的整體尺寸。圖3所示的電路可以輕松部署到小于1 cm2的空間內。
 
 
圖1.12 V輸入到250 V輸出的2級升壓轉換器
 
 
圖2.12 V輸入到–250 V輸出的2級反相轉換器
 
 
圖3. 3 V輸入到125 V輸出的升壓轉換器
 
在有些情況下,可用的輸入源的電壓可能非常低,但卻需要高輸出電壓。此時,可以使用圖3所示的轉換器來驅動多個雪崩光電二極管、PIN二極管,以及其他需要高偏置電壓的器件。這些升壓轉換器可以從3 V輸入生成125 V輸出,負載電流最高3 mA。

 
圖4.3 V輸入到250 V輸出的2級升壓轉換器
 
圖4所示的轉換器利用3 V輸入,將125 V輸出提升到250 V輸出,且支持約1.5 mA電流。在通信領域,有許多器件都需要從低輸入電壓源中獲得這么高的偏置電壓。
 
到底可以達到多高或多低?

在需要極高電壓的情況中,無論是正電壓或負電壓,升壓轉換器都可以使用多級來將輸出升高至2倍、3倍甚至更多。圖1和圖2中所示的轉換器展示了在兩個方向(正電壓和負電壓)如何將開關電壓翻倍。圖5中所示的3級升壓轉換器可以從12 V輸入生成8 mA、375 V輸出。
 
 
圖5.12 V輸入到375 V輸出的3級升壓轉換器
 
注意:可用的輸出電流必須隨著輸出電壓上升而下降,這是因為開關電流能力沒有改變。例如,用于提供20 mA電流的單級轉換器在添加第2個級時,會提供約10 mA電流。添加更多級時,始終確保峰值開關電流始終位于可保證的開關限流值范圍內。
 
輸出電壓檢測得到簡化

LT8365提供單個FBX引腳來檢測輸出電壓。如本文中所示的所有示意圖一樣,由連接到FBX引腳的簡單電阻分壓器來檢測輸出電壓,無論輸出極性為何。
 
結論

LT8365支持需要對低至2.8 V的輸入電壓實施緊湊、高效、高輸出電壓升壓轉換的應用,這在通信領域是非常常見的。它也可以用作反相轉換器,在常用的拓撲中,則可用作(例如)CUK和SEPIC轉換器。LT8365采用小型散熱增強16引腳MSOP封裝。
 
作者簡介

Jesus Rosales是ADI公司應用部的應用工程師,工作地點位于美國加利福尼亞州米爾皮塔斯。1995年加入凌力爾特公司(現為ADI的一部分)擔任助理工程師,2001年晉升為應用工程師。此后他一直為升壓/反相/SEPIC系列單芯片轉換器和一些離線隔離應用控制器提供技術支持。他于1982年畢業于Bay Valley技術學院,獲電子學副學士學位。

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