專業高壓閃光燈係統、安全控製係統、脈衝雷達、汽車安全氣囊發射

、應急頻閃燈
、安全/存貨控製係統和雷管等都需要在一個電容器的兩端產生一個高電壓。怎樣設計一個可靠性、成本、安全性
、尺寸和性能都優秀的高壓電源就是設計師必需應對的主要障礙。不過
，淩力爾特公司最近推出的 LT3751 極大地簡化了這一問題。

LT3751是全功能反激式控製器，用來對大型電容器迅速充電到1000V
，是之前推出的LT3750dedierdaibanben。qizengjiadegongnengbaokuocongbianyaqidezhuhuofuduanjianceshuchudianya，jieshougenggaodeshurudianya，tongshijuyougenggaodekebianchengxinghegengduobaohugongneng。LT3751驅動一個外部N溝道MOSFET
，可以在不到1s的時間內將一個1000μF的電容充到500V。此ci外wai，它ta還hai可ke以yi為wei主zhu端duan輸shu出chu電dian壓ya檢jian測ce而er配pei置zhi，無wu須xu光guang耦ou合he器qi。對dui於yu更geng低di噪zao聲sheng和he更geng嚴yan格ge的de輸shu出chu調tiao節jie應ying用yong而er言yan，一yi個ge為wei輸shu出chu電dian壓ya分fen壓ya的de電dian阻zu分fen壓ya器qi網wang絡luo可ke以yi用yong來lai調tiao節jie輸shu出chu，從cong而er使shi該gai器qi件jian非fei常chang適shi合he滿man足zu高gao壓ya電dian源yuan的de要yao求qiu。同tong時shi
，可ke調tiao變bian壓ya器qi匝za數shu比bi和he兩liang個ge外wai部bu電dian阻zu使shi輸shu出chu電dian壓ya調tiao整zheng大da為wei簡jian化hua。此ci外wai
，LT3751還有一個通過串聯電阻供電的內部60V並聯穩壓器
，可以在 4.75～400V的輸入電壓範圍內工作。這允許最終用戶接受一個極寬的輸入電源範圍
，其VCC輸入接受範圍為5～24V。

LT3751工作於臨界模式
，這種模式介於連續導通模式(CCM)和不連續導通模式(DCM)之(zhi)間(jian)。臨(lin)界(jie)模(mo)式(shi)控(kong)製(zhi)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)減(jian)少(shao)了(le)轉(zhuan)換(huan)損(sun)耗(hao)和(he)變(bian)壓(ya)器(qi)尺(chi)寸(cun)

，在(zai)為(wei)一(yi)個(ge)容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)供(gong)電(dian)時(shi)非(fei)常(chang)容(rong)易(yi)實(shi)現(xian)電(dian)流(liu)平(ping)穩(wen)上(shang)升(sheng)而(er)不(bu)會(hui)進(jin)入(ru)限(xian)流(liu)狀(zhuang)態(tai)。臨(lin)界(jie)模(mo)式(shi)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)優(you)勢(shi)是(shi)，它(ta)解(jie)決(jue)了(le)使(shi)用(yong)電(dian)壓(ya)模(mo)式(shi)或(huo)PWM方法時可能出現的大信號穩定性問題，可以提供88%的效率以及快速瞬態響應。輸出電壓調節由同時采用峰值主端電流調製和占空比調製的雙路重疊調製來實現。

圖1電路顯示了LT3751的(de)運(yun)作(zuo)方(fang)式(shi)。其(qi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)通(tong)過(guo)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)主(zhu)端(duan)繞(rao)組(zu)檢(jian)測(ce)。這(zhe)種(zhong)主(zhu)端(duan)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)檢(jian)測(ce)僅(jin)利(li)用(yong)一(yi)個(ge)部(bu)件(jian)便(bian)保(bao)持(chi)了(le)隔(ge)離(li)作(zuo)用(yong)，而(er)且(qie)結(jie)構(gou)簡(jian)單(dan)。輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)在(zai)RVOUT引腳上被檢測
，並通過R8、R9和變壓器匝數比的選擇來調節。這一隔離電路運用片上差分 DCM比較器，以12～24V輸入電壓將一個電容器充至450V。

DCM比較器的差分工作模式允許LT3751準確地用400V甚至更高的電壓工作。此外
，需要VOUT比較器和DCM比較器實現4.75V的低輸入電壓，同時使用一個邏輯電平外置MOSFET。這允許用戶接受一個極寬的電源範圍。讓LT3751作為一個電容器充電器工作僅需要5個外置電阻。輸出電壓跳變點(VOUT)可以用下述公式在50～450V範圍內調節。
R9=0.98N/(VOUT+VDIODES)×R8

其中，N是變壓器的匝數比
，VDIODES是D1和D2的壓降。一旦達到已設定的輸出電壓跳變點，LT3751就停止給輸出電容器充電。充電周期通過切換CHARGE引腳來控製。輸出電容器的最高充電/放電速率受變壓器中溫度變化和外部 MOSFET功耗的限製。圖1中，在沒有空氣流動的情況下限製變壓器表麵溫度高於環境溫度40℃需要平均輸出功率低於或等於40W。

PAVE =1/2COUT·freq·(2VOUT·VRIPPLE-V2RIPPLE)≤40W

其中，VOUT是輸出跳變電壓
，VRIPPLE是輸出紋波電壓

，freq是充電/放電頻率。通過讓變壓器體積加大和提供強製空氣冷卻，可以提高最大可用輸出功率。對於輸出電壓高於450V的情況而言
，必須用一個有更高匝數比和更高主端電感的變壓器取代圖1中的變壓器。圖2顯示一個在不到100ms時間內充電到400V的100μF輸出電容器的充電波形和平均輸入電流。

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LT3751的另一個有用功能是在非隔離應用中將一個低壓電源變換成一個高壓電源。這是通過在輸出電壓到FB引腳和地之間設置一個電阻分壓器網絡來實現的。這使得LT3751作zuo為wei一yi個ge穩wen壓ya器qi工gong作zuo。該gai方fang法fa允yun許xu更geng精jing細xi的de輸shu出chu電dian壓ya調tiao節jie和he更geng低di的de輸shu出chu紋wen波bo電dian壓ya。通tong過guo運yun用yong一yi個ge光guang耦ou合he器qi來lai閉bi合he反fan饋kui環huan路lu，這zhe個ge電dian路lu可ke以yi轉zhuan換huan成cheng一yi個ge具ju直zhi接jie輸shu出chu電dian壓ya檢jian測ce的de隔ge離li反fan激ji式shi電dian路lu。圖tu3顯示了LT3751作為一個非隔離轉換器的情形以及有關的效率/調節曲線。效率在滿負載時增加到88%，而且在5～100mA之間保持0.25%的負載調節。


安全和可靠性功能

充電到高壓的大型電容器如果處置不當可能會產生破壞性極大的能量。用LT3751設(she)計(ji)任(ren)何(he)應(ying)用(yong)時(shi)，遵(zun)守(shou)恰(qia)當(dang)的(de)安(an)全(quan)措(cuo)施(shi)尤(you)其(qi)重(zhong)要(yao)。設(she)計(ji)師(shi)必(bi)須(xu)建(jian)立(li)給(gei)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)器(qi)安(an)全(quan)放(fang)電(dian)的(de)放(fang)電(dian)電(dian)路(lu)。此(ci)外(wai)，相(xiang)鄰(lin)走(zou)線(xian)的(de)高(gao)壓(ya)節(jie)點(dian)之(zhi)間(jian)需(xu)要(yao)充(chong)足(zu)的(de)空(kong)間(jian)，以(yi)滿(man)足(zu)印(yin)刷(shua)電(dian)路(lu)板(ban)電(dian)壓(ya)擊(ji)穿(chuan)要(yao)求(qiu)。

LT3751具有安全性和可靠性功能，包括兩套麵向VTRANS和VCC輸入的欠壓閉鎖(UVLO)和過壓閉鎖(OVLO)。這允許用戶在輸入電壓處於不安全工作範圍時防止電源接通。當輸入電壓不在用戶可設定的安全工作範圍內時，FAULT引腳變有效。此 外，LT3751還有過熱閉鎖保護功能，並在無負載時進入突發模式工作。LT3751在穩壓配置中有內部補償的反饋環路

，簡化了穩定性補償。它還有一個片 上DONE引腳
，當達到輸出電容器充電電壓時
，DONE引腳有效。此外，CHARGE引腳啟動一個新的充電周期或在電壓調節模式下啟動該器件。一個 106mV差分電流檢測門限能準確地限製峰值開關電流，並允許使用低功率主端電流檢測電阻。

柵極驅動器和內部鉗位

使用柵極驅動器時有4個主要的因素：輸出電流驅動能力
、峰值輸出電壓、功耗以及傳輸延遲。LT3751配備有一個1.5A的推挽主驅動器，足夠為80nC柵極供電。

大多數分立MOSFET都有一個20V的柵極至源極限壓。驅動一個高於20V的MOSFET可能引起內部柵極氧化層短路，從而造成永久性損壞。為了解決這 個問題
，LT3751有一個內部可選5.6V或10.5V柵極驅動器鉗位。無須外部組件，甚至無須電容器。隻需簡單地將CLAMP引腳連接到地就能實現 10.5V工作，或將其連接到VCC就能實現5.6V運作。內部鉗位不僅保護外部MOSFET免受損壞，而且還減少了注入柵極的能量。這提高了總體效率， 並降低了柵極驅動器電路的功耗。

高輸入電源電壓，隔離的電容器充電器

正如前麵提到的那樣
，差分DCM和VOUT比較器允許該器件從高輸入電壓準確工作。圖4顯示了一個全波橋式整流離線電容器充電器。變壓器提供主到副端隔 離，輸出電壓在主端變壓器繞組上檢測。高於80V的輸入電壓需要在DCM和VOUT比較器上使用電阻分壓器。圖4所示電路工作在100～400V的DC輸 入電壓下。


我們可以增加R14
、R15和Q1來保護外部M1 MOSFET，以免超過最大脈衝額定值。在通常情況下，該MOSFET漏極節點上存在的總等效電容必需要放電。由於這個節點最初可能被充電至超過 400V，那麼當FET首次接通時就會出現極大的電流尖峰，這可能永久性地損壞該FET。此時，可插入R14以設置最大電流尖 峰：ISPIKE=0.7/(R13+R14)=3.6A。

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