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采用降壓型控制器產生負電壓

2019-11-20 15:51:52 來源:Victor Khasiev,ADI 公司

引言

負電壓被用于為汽車信息娛樂系統中數量越來越多的 LCD 顯示屏供電。同樣,在工業和鐵路環境中,負電壓軌可滿足儀表和監視應用的需要。在所有的情況下,負電壓軌均必須用正電源產生,但是正至負 IC 不像降壓型控制器那樣容易獲得。制造商不太可能負電壓被用于為汽車信息娛樂系統中數量越來越多的 LCD 顯示屏供電。同樣,在工業和鐵路環境中,負電壓軌可滿足儀表和監視應用的需要。

在所有的情況下,負電壓軌均必須用正電源產生,但是正至負 IC 不像降壓型控制器那樣容易獲得。擁有經過測試的合格負輸出轉換器,卻很可能已經有了一些經過核準的降壓型控制器,例如 LTC3892 雙輸出控制器。為避免因測試專用負輸出轉換器招致額外的耗時和成本,可使用 LTC3892 雙輸出降壓型控制器以 ?uk 拓撲產生負輸出電壓。


雙輸出轉換器:–12 V/3 A 和 3.3 V/10 A


LTC3892 是一款雙輸出控制器,其中一個輸出可用于提供一個正電壓,而另一個通道則用于產生一個負電壓,如圖 1 所示。這款解決方案的輸入電壓范圍為 6 V 至 40 V,其中 VOUT1 等于 3.3 V (10 A),VOUT2 等于 –12 V (3 A)。VOUT1 配置為直通式降壓型轉換器拓撲,具有功率鏈路組件 Q2、Q3、L1,以及輸出濾波電容器。將輸出設定為 3.3 V 無需在 VFB 引腳上布設分壓器 (直接連接至輸出),因為 LTC3892-2 具有固定的 3.3 V 或 5 V 輸出 (分別通過將 VPRG1 接地或連接至 INTVCC 來設定)。
 

圖 1.一款用于產生正電壓和負電壓的解決方案。VOUT1 為 3.3 V (10 A),VOUT2 為 –12 V (3 A)
 
VOUT2 是一個負輸出電壓 (相對于 GND)。運放 U2 (LT1797) 連線為一個差分放大器,用于檢測該負電壓并將其調整為 LTC3892 誤差放大器 (EA) 的 0.8 V 基準。在這一方法中,LTC3892 的 EA 和這個運放均參考于系統 GND,從而簡化了電源控制和功能。用于設定負輸出電壓的種子公式為:
 

VOUT2 采用異步 ?uk 拓撲,并包括功率鏈路組件 Q1、D1、L2 和輸出濾波電容器。?uk 拓撲在其他技術文獻中有廣泛涉及,所以這里就不詳細介紹了。功率鏈路組件上承受的應力可用下面的公式概括:

 
 
這款解決方案的評估采用了 DC2727A 演示板,圖 2 示出了 VOUT2 效率。另外,這種方法在我們 LTC3892-2 的 LTspice® 仿真模型中也是可用的。

 
圖 2.在 14 V 輸入時負輸出 (VOUT2) 的效率


結論


LTC3892 是一款通用和靈活的控制器,雖然在表面上是專為同步降壓型轉換而設計的,但是它也可在 ?uk 拓撲中使用,為汽車、工業和其他應用產生正電壓和負電壓。

作者簡介


Victor Khasiev 是 Analog Devices 的一名高級應用工程師。Victor 在電力電子 (包括 AC/DC 和 DC/DC 轉換) 方面具備豐富的經驗。他擁有兩項專利,并撰寫了多篇文章。這些文章有關 ADI 半導體器件在汽車和工業領域的應用。文章的內容涵蓋升壓、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。他的專利為高效功率因數校正解決方案和先進柵極驅動器方面。Victor 樂于為 ADI 客戶提供支持,解答有關 ADI 產品的問題,設計和驗證電源原理圖,排布印刷電路板,故障排查,并參與測試最終系統。
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