工業(yè)高電壓應(yīng)用的合成電源方案

Vicor 第二代 DC-DC 變換器具有很多特性，把這些特性集成在一起構(gòu)成一個完整的電源解決方案。其中最主要的特性是獨特的均流方法，它可使電源能力增加，模塊間的均流精度達(dá) 5%。

　　模塊間因有精確的均流能力為設(shè)計人員提供用輸入串聯(lián)來增大系統(tǒng)工作電壓的機會。

　　本文描述利用第二代 48V 輸入系列模塊，組成 110Vdc輸入的應(yīng)用。

　　系統(tǒng)要求

　　一般的多變換器設(shè)計是把 DC-DC 變換器的輸入并聯(lián)，相同的電壓出現(xiàn)在每個變換器上，串聯(lián)連接變換器的輸入，配置為如同單一電源，這要求在所有工作條件下變換器共享相同的負(fù)載，保證呈現(xiàn)在每個變換器輸入的電壓將是一樣的。

　　在變換器串聯(lián)連接時，DC-DC 變換器前頭所用的輸入電容必須相等地分接在每個變換器的輸入，用并聯(lián)電阻器將有助于補償電容器的漏電流(見圖1)。變換器用一個控制電路來監(jiān)控變換器的電壓平衡和控制變換器的工作。

圖 1 基本的串聯(lián)輸入配置

　　必須有輸入過壓保護，以防失效條件期間電容器上的過大電壓。通常用瞬態(tài)電壓抑制器提供保護。

　　圖1是基本串聯(lián)輸入連接方法的一個實例。從圖1可見模塊配置方法與輸入并行連接配置有細(xì)微差別。注意，模塊1 SC引腳連接到 –Sense 和 –Output 引腳。這種連接迫使模塊進入“輔從”模式。模塊2是這種配置的“主機”，這就是說只有模塊2控制這種配置的輸出電壓。

　　保證這種配D負(fù)載平衡的 PR 信號必須用 Vicor P/N 22400 變壓器耦合。變壓器耦合提供所需的電流隔離，并且有高抗擾性。

　　連接到每個模塊輸入的另一旁路電容器 (0.2 ?F 陶瓷式薄膜電容) 為高頻提供低 AC 阻抗。電源布線應(yīng)該對稱以平衡電路阻抗。

　　控制電路

　　控制電路(見圖2)監(jiān)控每個模塊的輸入電壓，并保證兩個模塊都工作在它們額定的輸入范圍，此電路也提供啟動延遲并使每個模塊保持一致。

圖2 控制電路

　　LTC1444 電路的比較器單獨監(jiān)控每個變換器的輸入電壓，并且當(dāng)監(jiān)控電壓超出工作范圍時斷開變換器。

　　比較器基準(zhǔn)從 LTC1444 內(nèi)部基準(zhǔn) (引腳8) 獲得。用 R14和 C1 實現(xiàn)基準(zhǔn)噪聲抑制。增大 R12 可增大電壓比較器的遲滯 (在比較器輸入遲滯為 1k ? / mV)。

　　當(dāng)總線電壓超過工作范圍時，比較器處于低態(tài)，變換器關(guān)斷而定時器電容器放電，當(dāng)輸入電壓處于工作范圍時，使電容器C2充電。當(dāng)C2上的電壓超過VR2基準(zhǔn)電壓時，流經(jīng)光電耦合器的電流被分流，使變換器使能。

　　延遲必須設(shè)置等于或大于500ms。通過電壓分壓器R7、R8從Vcc獲得定時器的源電壓，用一個分壓器降低基準(zhǔn)供LTC1444的低Vcc檢測并適用較小的定時器電容器。

　　前面提到，PR 信號在模塊間必須變壓器耦合，圖3示出所需的電路。

　　110VDC 輸入電源應(yīng)用

　　串聯(lián)輸入配置采用標(biāo)準(zhǔn)成品DC-DC變換器模塊，具有高功率密度，高效率和增大輸入電壓的特點。

　　適合于這種應(yīng)用的DC-DC變換器模塊是Vicor第二代48V系列，所用的模塊必須是相同的組件號。

　　48V系列的標(biāo)準(zhǔn)輸入是36Vdc-75Vdc，在該串聯(lián)輸入配置實例中，輸入范圍大約為76Vdc-137Vdc?；?8V系列的串聯(lián)輸入配置，為工業(yè)或鐵路110Vdc應(yīng)用建造電源系統(tǒng)提供適宜的解決方案。