高性能隔離式電源設(shè)計(jì)方案

AIN TRANSFORER:主變壓器

PRIARY SWITCH NOS: NOS 主開(kāi)關(guān)

ACTIVE CLAP POS:有源箝位 POS

當(dāng) POS 斷開(kāi)且 NOS 主開(kāi)關(guān)接通時(shí)，LTC3765 基于在 RUN 引腳上檢測(cè)到的輸入電壓以及由 RCORE 與地之間的電阻器定制的變壓器磁芯參數(shù)，在內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)準(zhǔn)確的勵(lì)磁電流副本。然后在接通時(shí)，由這個(gè)準(zhǔn)確的內(nèi)部副本限制該勵(lì)磁電流。與以前的方法不同，Direct Flux Liit 直接監(jiān)視所積累的磁通量，并在提供最快的瞬態(tài)響應(yīng)的同時(shí)，確保變壓器不會(huì)飽和。這種方法還允許轉(zhuǎn)換器干凈啟動(dòng)，進(jìn)入預(yù)偏置輸出 (例如電池充電器)，并在出現(xiàn)瞬間電壓差后重新啟動(dòng) (無(wú)盲區(qū)軟停止)。

自啟動(dòng)

LTC3766與LTC3765一起使用，以運(yùn)用副端控制建立一個(gè)自啟動(dòng)正向轉(zhuǎn)換器。因?yàn)樽畛踉诟倍藳](méi)有偏置電壓可用，所以LTC3765必須在主端以開(kāi)環(huán)方式管理啟動(dòng)。當(dāng)在主端首次加電時(shí)，LTC3765運(yùn)用其自己內(nèi)部的振蕩器開(kāi)始開(kāi)環(huán)軟啟動(dòng)。通過(guò)運(yùn)用從0%到70% 逐漸增大的占空比來(lái)開(kāi)關(guān)主端的主OSFET,以向副端供電，該占空比是由SSFLT引腳電壓的上升速率控制的。在副端，偏置電壓可以直接從主輸出得到，或者通過(guò)峰值充電或其他簡(jiǎn)單電路從變壓器副端得到。當(dāng) LTC3766有足夠的電壓來(lái)滿(mǎn)足其啟動(dòng)要求時(shí)，該器件就通過(guò)一個(gè)纖巧的脈沖變壓器向LTC3765提供占空比信息。

LTC3765檢測(cè)這個(gè)信號(hào)，并將對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)器的控制任務(wù)轉(zhuǎn)交給 LTC3766,而 LTC3766則繼續(xù)進(jìn)行輸出電壓的軟啟動(dòng)。典型情況下，當(dāng)輸出電壓小于其最終值一半時(shí)，發(fā)生這種從主端到副端的切換。之后，LTC3765斷開(kāi)線性穩(wěn)壓器，并通過(guò)一個(gè)內(nèi)置整流器，從脈沖變壓器處為主端OSFET取得偏置電源。

運(yùn)行控制和軟啟動(dòng)

LTC3766 的接通/斷開(kāi)主控制功能由RUN引腳完成。該引腳具備精確的門(mén)限，且該門(mén)限具備內(nèi)部和外部可調(diào)遲滯。這個(gè)引腳可用來(lái)監(jiān)視副端偏置電壓或主輸出電壓，因此可控制在哪一點(diǎn)上進(jìn)行從主端到副端的切換。或者，該引腳還可以直接由控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)。

當(dāng) RUN 引腳為高電平、在 VIN 和 VCC 引腳上有足夠的電壓以及在 SW 引腳上檢測(cè)到開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，LTC3766 就開(kāi)始順序軟啟動(dòng)。請(qǐng)注意，LTC3766 在啟動(dòng)順序軟啟動(dòng)之前，必須在 SW 引腳上檢測(cè)到開(kāi)關(guān)動(dòng)作，以確保 LTC3765 已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)行控制任務(wù)的切換。順序軟啟動(dòng)開(kāi)始時(shí)，首先測(cè)量 FB 引腳上的電壓，然后將軟啟動(dòng)電容器電壓快速預(yù)設(shè)定為與輸出電壓相同。這么做是為了在控制任務(wù)從主端轉(zhuǎn)移至副端時(shí)，輸出電壓平滑地斜坡上升，并避免任何不必要的啟動(dòng)延遲。一旦軟啟動(dòng)電容器上的電壓達(dá)到合適的值，LTC3766 就通過(guò)脈沖變壓器發(fā)出一個(gè)簡(jiǎn)短的脈沖序列，以鎖定與 LTC3765 之間的通信。從這一點(diǎn)開(kāi)始，LTC3766 承擔(dān)主端 OSFET 的控制任務(wù)，同時(shí)軟啟動(dòng)電容器仍繼續(xù)充電至滿(mǎn)電壓。請(qǐng)注意，軟啟動(dòng)電壓用來(lái)限制誤差放大器基準(zhǔn)的有效值。在副端軟啟動(dòng)間隔期間，這種方法保持對(duì)輸出電壓的閉環(huán)控制。

電流限制和其他保護(hù)功能

在大多數(shù) DC/DC 轉(zhuǎn)換器中，都會(huì)提供電流限制，以在輸出過(guò)載情況下保護(hù)電源組件。通常情況下，這種電流限制不是很準(zhǔn)確，而且最大輸出電流變化可能超過(guò)輸入和輸出電壓變化的 50%.當(dāng)需要準(zhǔn)確的電流限制時(shí) (例如在電池充電應(yīng)用中)，常常使用一個(gè)單獨(dú)的放大器來(lái)建立慢速反饋環(huán)路，以在預(yù)定最大值附近調(diào)節(jié)電流。因?yàn)檫@個(gè)環(huán)路是慢速的，以確保穩(wěn)定性，所以該環(huán)路還允許瞬間流過(guò)非常大的輸出電流，而在有些系統(tǒng)中，這也許是不可接受的。

LTC3766 實(shí)現(xiàn)了一種獨(dú)特的平均電流限制電路，該電路快速、準(zhǔn)確且易于使用。該電路不是使用一個(gè)慢速電流限制放大器，而是監(jiān)視輸入和輸出電流以及輸出電壓或電源電壓，并進(jìn)行快速和逐周期的糾正，以保持平均輸出電流實(shí)質(zhì)上是恒定的。圖 4 說(shuō)明了LTC3765/LTC3766應(yīng)用電路處于電流限制狀態(tài)下的典型性能。請(qǐng)注意，這種電流限制能力非常適用于電池充電應(yīng)用。

圖 4:典型的電流限制性能

OUTPUT VOLTAGE:輸出電壓

LOAD CURRENT:負(fù)載電流

除了Direct Flux Liit和平均電流限制，LTC3765/LTC3766芯片組還提供多種額外的保護(hù)功能。這些功能包括：面向同步開(kāi)關(guān)的可調(diào)反向電流保護(hù)、輸出過(guò)壓保護(hù)和過(guò)熱保護(hù)，這些保護(hù)功能相結(jié)合，即使在最嚴(yán)酷的應(yīng)用環(huán)境中，也可確保電源的可靠性和堅(jiān)固性。

結(jié)論

最近在技術(shù)、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化、仿真、成本節(jié)省以及對(duì)組件采購(gòu)的全面控制方面均取得了進(jìn)步，因此隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器用戶(hù)正在放棄現(xiàn)成有售的磚式設(shè)計(jì)。LTC3756 和 LTC3766 組合起來(lái)形成了一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的有源箝位隔離型正激式轉(zhuǎn)換器，其具有直接磁通變壓器限制功能，能可靠地保護(hù)轉(zhuǎn)換器并實(shí)現(xiàn)快速瞬態(tài)響應(yīng);同時(shí)與可替代解決方案相比，還減少了組件數(shù)。無(wú)論設(shè)計(jì)定制電源是為了滿(mǎn)足特定尺寸、輸入和輸出要求，還是為了達(dá)到成本目標(biāo)，這個(gè)非凡的芯片組都為高可靠性應(yīng)用提供了全新的簡(jiǎn)單性、很少的組件數(shù)和前所未有的靈活性。最后，這兩款器件非常易于用來(lái)建立解決方案。