電源電壓600V擴展到800V,5分鍾告訴你如何做到的
發布時間:2019-12-13 責任編輯:wenwei
【導讀】傳統的高壓隔離反激式轉換器利用光耦合器將穩壓信息從次級側基準電源電路傳輸到初級側,由此實現準確穩壓。問題在於光耦合器會大大增加隔離設計的複雜性:存在傳播延遲、老(lao)化(hua)和(he)增(zeng)益(yi)變(bian)化(hua),所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)都(dou)會(hui)使(shi)電(dian)源(yuan)回(hui)路(lu)補(bu)償(chang)變(bian)得(de)複(fu)雜(za),且(qie)會(hui)降(jiang)低(di)可(ke)靠(kao)性(xing)。此(ci)外(wai),在(zai)啟(qi)動(dong)過(guo)程(cheng)中(zhong),需(xu)要(yao)采(cai)用(yong)泄(xie)放(fang)電(dian)阻(zu)或(huo)高(gao)壓(ya)啟(qi)動(dong)電(dian)路(lu)來(lai)初(chu)始(shi)啟(qi)動(dong)IC。除非在啟動組件中額外添加一個高壓MOSFET,否則泄放電阻將消耗大量電源。
LT8316是一種微功率、高壓反激式控製器,不需要光耦合器、複雜的次級側基準電源電路或附加的啟動組件。
擴展電源電壓
LT8316采用熱增強型20引腳TSSOP封裝,去除了4個(ge)引(yin)腳(jiao),以(yi)顯(xian)示(shi)高(gao)壓(ya)間(jian)隔(ge)。通(tong)過(guo)對(dui)第(di)三(san)繞(rao)組(zu)的(de)隔(ge)離(li)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)采(cai)樣(yang),無(wu)需(xu)采(cai)用(yong)光(guang)耦(ou)合(he)器(qi)來(lai)進(jin)行(xing)穩(wen)壓(ya)。輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)通(tong)過(guo)兩(liang)個(ge)外(wai)部(bu)電(dian)阻(zu)和(he)第(di)三(san)個(ge)可(ke)選(xuan)溫(wen)度(du)補(bu)償(chang)電(dian)阻(zu)進(jin)行(xing)編(bian)程(cheng)。準(zhun)諧(xie)振(zhen)邊(bian)界(jie)模(mo)式(shi)操(cao)作(zuo)有(you)助(zhu)於(yu)實(shi)現(xian)出(chu)色(se)的(de)負(fu)載(zai)調(tiao)整(zheng)、小變壓器尺寸和低開關損耗,特別是在高輸入電壓下。
由於輸出電壓是在次級側電流幾乎為零時檢測,所以無需采用外部負載補償電阻和電容。因此,LT8316解決方案采用的組件數量較少,大大簡化了隔離反激式轉換器的設計(參見圖1)。

圖1. 完整的12 V隔離反激式轉換器,適用於20 V至800 V廣泛輸出,最小啟動電壓為260 V。
LT8316的額定工作電壓最大為600 V,但可以通過更換與VIN引腳串聯的齊納二極管來進行擴展。齊納二極管的電壓會降低供給芯片的電壓,使得電源電壓超過600 V。
LT8316
● 寬輸入電壓範圍:16V 至 600V
● 無需光隔離器即可進行調節
● 支持準諧振邊界模式
● 恒流和恒壓調節
● 低紋波輕載 Burst Mode® 運行
● 低靜態電流:75μA
● 可編程限流值和軟啟動
● 采用具有高電壓引腳間距的 TSSOP 封裝
圖1所示為輸入電壓為18 V至800 V的反激式轉換器的整個原理圖。如需查看詳細的組件選擇指南,請參考LT8316數據手冊。220 V齊納二極管與VIN引腳串聯時,鑒於齊納二極管存在電壓容差,電路的最小啟動電壓約為260V。注意,在啟動後,LT8316可以在電壓低於260V時正常工作。

圖2. 圖1中反激式轉換器的效率。
圖2顯示了不同輸入電壓下的效率,反激式轉換器的峰值效率達到91%。即使沒有光耦合器,不同輸入電壓下的負載調整仍然保持準確,具體如圖3所示。

圖3. 圖1中反激式轉換器的負載和電壓調整率。
低啟動電壓設計
之前的解決方案雖然將輸入電壓擴展到800 V,但齊納二極管將最小啟動電壓提高到了260 V。挑戰在於,有些應用既需要高輸入電壓,也需要低啟動電壓。
圖4所示為備選的800 V最大輸入電壓解決方案。這個電路使用齊納二極管和一個二極管來構成電壓穩壓器。輸入電壓可以穩定增加至800 V,而VIN引腳的電壓穩定保持在560 V左右。這個電路的優點在於,它允許LT8316以更低的電源電壓啟動。

圖4. 隔離反激式轉換器的原理圖:20 V至800 V輸入轉換至12 V,啟動電壓低。
非隔離降壓轉換器
LT8316的高壓輸入功能在簡單的非隔離降壓轉換器中可以輕鬆實現,且無需采用隔離式變壓器。采用價格相對便宜的現成電感作為電磁組件。
對於非隔離降壓應用,LT8316的接地引腳連接至降壓拓撲的開關節點,其電壓可變。LT8316采用獨有的檢測方法,隻在開關節點接地時檢測輸出電壓,因此降壓原理圖相當簡單。
與反激式轉換器一樣,降壓轉換器的電源電壓也可以擴展。圖5顯示了輸入電壓最高可達800 V的降壓轉換器的原理圖。LT8316的電源電壓和VIN引腳之間存在一個220 V齊納二極管。鑒於齊納二極管存在電壓容差,最小的啟動電壓為260 V。啟動之後,LT8316繼續以更低的電源電壓正常運行。圖6顯示了不同輸入電壓下的效率,降壓轉換器的峰值效率達到91%。圖7顯示了負載和電壓調整率。

圖5. 電源電壓最高800 V的非隔離降壓轉換器的原理圖。

圖6. 圖5中降壓轉換器的效率。

圖7. 圖5中降壓轉換器的負載和電壓調整率。
與圖4中的反激式轉換器類似,可以在電源電壓和VIN引腳之間增加電壓穩壓器,以使降壓轉換器實現低啟動電壓。需要注意的是,GND引腳和VIN引yin腳jiao之zhi間jian存cun在zai一yi個ge體ti二er極ji管guan,它ta會hui增zeng高gao晶jing體ti管guan的de射she極ji電dian壓ya,導dao致zhi基ji極ji射she極ji擊ji穿chuan。為wei了le防fang止zhi出chu現xian這zhe種zhong情qing況kuang,我wo們men增zeng加jia兩liang個ge二er極ji管guan來lai保bao護hu該gai晶jing體ti管guan。圖tu8所示為低啟動電壓解決方案。

圖8. 采用低啟動電壓的800 VIN非隔離降壓轉換器的原理圖。
結論
LT8316在準諧振邊界模式下工作,無需采用光耦合器即可實現出色穩壓。此外,它還具有豐富的特性,包括低紋波突發模式(Burst Mode®)工作、軟啟動、可編程電流限製、欠壓鎖定、wendubuchanghedijingtaidianliu。gaodujichengjianhualezujianshuliangjiaoshaodegaoxingnengjiejuefangandesheji,shejideyingyongfanweifeichangguangfan,congyoudianchigongdiandexitongdaoqiche、工業、醫療、電信電源以及隔離輔助/家用電源。
本文轉載自ADI.
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