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雙端口雙極性電源

2019-11-18 14:52:52 來源:Victor Khasiev , ADI公司
簡介
雙象限電源可以為相同的輸出端口提供正電壓或負電壓,而采用LT8714 4象限控制器可以輕松制造出這種電源。此處所示的雙象限電源可用于多種應用,從玻璃貼膜(更改極性會改變晶體分子的排列)到測試測量設備,應用廣泛。

Lt8714數據手冊描述了雙象限電源在第一個象限(正輸入、正輸出)和第三個象限(正輸入、負輸出)的工作方式。注意,在這兩個象限中,電源都提供源電流,因此會產生電源,而非接收電源。第二象限和第四現象產生接收電源


電路描述及功能


圖1所示為雙象限電源LT8714的電路圖。動力系統由NMOS QN1、NMOS QN2、PMOS QP1、PMOS QP2、電感L1、電感L2、耦合電容CC,以及輸入和輸出濾波器組成。電感L1和L2是兩個分立式非耦合電感,可以降低變換器成本。
要正確選擇有源和無源組件,需要先了解各個象限存在的電壓應力和電流電平。為此,請查看圖2所示的正輸出功能拓撲。

 

圖1.基于LT8714的雙象限電源的電路圖,6 A時,其VIN 12 V,VO ±5 V
 
 
圖2.雙象限工作拓撲,提供正輸出
 
當伏秒平衡處于穩定狀態時,可從下面的公式得出占空比:


為了驗證該設計,我們對演示電路DC2240A實施了改造,與圖1所示的原理圖一致。對于這兩種情形,輸入標稱電壓為12 V,最大電流為6 A時,輸出電壓為±5 V。

該設計的測量效率如圖3所示。正輸出超過了負輸出,這與理論計算的結果一致。在負輸出配置中,組件上的電壓應力和電流都更高,這種配置會提高損耗,降低效率。
 

圖3.變換器效率曲線:VIN為12 V,VOUT為+5 V和–5 V,最大IO為6 A

 
圖4顯示輸出電壓與控制電壓VCTRL之間具有良好的線性關系。對于這個配置,電路加載1 Ω電阻,控制電壓范圍為0.1 V至1 V

圖4.輸出電壓VOUT與控制電壓VCTRL的關系圖。當VCTRL從0.1 V增加至1 V時,VOUT從–5 V逐漸變化到+5 V。

使用兩個LTspice® 模型,我們可以分析LT8714的性能,第一個模型顯示電源狀態良好,第二個模型使用非耦合 電感 。


結論


本文展示了一個使用LTC8714的簡單的雙象限電壓電源電路。該設計經過測試和驗證,證明采用LTC8714控制器具有出色的線性度。


作者簡介


Victor Khasiev是ADI公司的高級應用工程師,在AC/DC和DC/DC轉換的電力電子領域擁有豐富的經驗。他擁有兩項專利,并撰寫了多篇文章。這些文章涉及ADI半導體器件在汽車和工業應用中的使用,涵蓋升壓、降壓、SEPIC、正壓至負壓、負壓至負壓、反激式和正激式轉換器、以及雙向備份電源。他的專利與高效功率因數校正解決方案和先進柵極驅動器有關。Victor樂于為ADI公司客戶提供技術支持,解答有關ADI公司產品、電源原理圖設計和驗證、印刷電路板布局、故障排查以及最終系統測試的問題。

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