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可提高效率的升压稳压器的介绍

时间:2019-02-20 09:21:24来源:不详 作者:admin 点击:
我们知道降压 - 升压型DC/DC转换器是一种可靠的元件,可在各种工业和汽车环境(包括电池供电产品)中普遍存在的各种输入电压条件下提供稳定的输出电压。多年来,Intersil,

我们知道降压 - 升压型DC/DC转换器是一种可靠的元件,可在各种工业和汽车环境(包括电池供电产品)中普遍存在的各种输入电压条件下提供稳定的输出电压。多年来,Intersil凌力尔特德州仪器Vicor等供应商不断提高这些设备的性能,同时扩展其产品组合 。

现在,其中一些供应商已经发布了具有许多独特功能和功能的新一代降压 - 升压型DC/DC转换器,以应对新的挑战并克服以前限制其使用的障碍。此外,通过更宽的输入和输出电压范围以及高输出电流,降低了损耗以实现非常高的效率。高频操作还可实现同类最佳的功率密度和瞬态响应。因此,这些转换器被设计用于各种高性能应用,包括计算,通信,工业,LED照明和电池系统。

可变调节输出

Vicor例如,通过增加一个具有宽输入电压范围的新型灵活降压 - 升压转换器PI3749,扩展了其降压 - 升压系列。其可变调节输出可在很宽的范围内变化,转换效率非常高,达到98%。作为Picor Cool-Power ZVS系列的一员,它采用了该公司的零电压开关(ZVS)拓扑结构,可最大限度地降低开关损耗,并在16 V至34 V的指定输入电压范围内保持高效率。转换器的稳压输出电压可以在12 V至34 V之间变化,而输出电流可以高达11.5 A,供电功率超过200 W。

高密度降压 - 升压转换器采用10.0 x 14.0 x 2.56 mm LGA封装系统级封装(SiP)集成了一个控制器,四个电源开关和相关的支持组件,如图1所示。因此,PI3749-00只需一个外部电感电阻反馈分压器和最小电容即可形成一个完整的电容器。 DC/DC开关模式降压 - 升压稳压器。

可提高效率的升压稳压器的介绍

图1:Vicor最新的降压 - 升压稳压器采用LGA系统级封装( SiP)集成了控制器,电源开关和支持组件。

输出电压可通过馈电b调节通过分压器向误差放大器的输入端提供所需输出的一部分(图2)。从产品数据表中获得的公式1可用于确定分压器的电阻值R1和R2。

如数据表中所述,R2值由用户选择。供应商建议R2的电阻值为1.07kΩ(1%)。因此,如果需要24 V输出,可以使用公式(1)计算R1。一旦计算出R1,用户应根据制造商选择最接近的电阻值。因此,对于该示例,使用等式(1),R1变为14.03kΩ。所以建议使用14.0kΩ,容差为1%。

可提高效率的升压稳压器的介绍

图2:完成DC/DC开关模式降压 - 升压稳压器, PI3749仅需要外部电感,电阻反馈分压器和少量输入和输出电容。

ZVS架构还支持高频工作,同时最大限度地降低开关损耗并最大限度地提高效率。高开关频率操作可减小外部滤波元件的尺寸,提高功率密度,并实现对线路和负载瞬态的非常快速的动态响应。该产品数据手册使用480 nH外部电感(L1)和外部电容CIN = COUT = 20 pF和800 kHz开关频率,可在16 V至34 V输入电压范围内为24 V输出解决方案提供高效性能(图3)。

可提高效率的升压稳压器的介绍

图3:采用Cool-Power ZVS降压 - 升压稳压器PI3749-00的24 V输出解决方案的效率与输出电流。该设计的输入电压范围为16 V至34 V.

据观察,24 V输出降压 - 升压转换器的峰值效率在满载7 A时为98.5%,24 V输入。当输入为16 V或34 V时,它下降了97.5%。此外,在宽负载变化时效率仍然很高。例如,从中负载到满负载,效率保持在97%以上,在低负载时下降几个点。

对于更高的输出电流要求,可以使用单线电流共享并行连接PI3749,无需任何其他组件。根据器件的数据手册,当每个模块的引脚EAO,EAIN和SGND连接在一起时,降压 - 升压稳压器将均等地共享输出电流,并且输出纹波不会过大。

更多选项

同样,德州仪器推出了新型四开关同步降压 - 升压型DC/DC控制器LM5175,可实现极高的效率并降低EMI。该降压 - 升压控制器为N沟道MOSFET提供集成驱动器,可处理3.5 V至42 V的宽输入电压,并可调节0.8 V至55 V的输出电压。适用于各种降压,升压和降压 - LM5175的输出功率从几瓦到大于100 W,可提升应用,采用专有的开关方案,最大限度地提高降压 - 升压转换区域的效率。此外,它还采用降压和升压工作模式下的电流模式控制,以实现更好的负载和线路调节。开关频率由外部电阻编程,可与外部时钟同步。

根据制造商的说法,降压 - 升压控制器提供了一个强大的栅极驱动(7.5 V时为2 A),允许宽输入MOSFET更快更有效地切换。此外,产品数据表显示控制器提供可选的打嗝模式短路保护,以防止在延长的负载电流故障期间发生热失控,从而将热应力降低多达30%。

采用LM5175控制器的典型降压 - 升压型DC/DC转换器,工作在6 V至36 V的宽输入电压范围,提供稳定的12 V输出电压,电流容量为6 A如图4所示。产品数据表显示该设计的开关频率为300 kHz,工作模式为连续导通模式(CCM)和打嗝。同样,产品数据表中详细介绍了其他外部元件(如电感,输入/输出电容,检测电阻,斜率补偿和输出MOSFET)的选择。

可提高效率的升压稳压器的介绍

图4:基于LM5175的降压 - 升压型DC/DC转换器原理图,工作在6 V至36 V的宽输入电压范围,6 A输出电压为6 A.

< p>图4中具有12 V输出的基于LM5175的降压 - 升压型DC/DC转换器的效率响应如图5所示。该效率曲线取自产品数据表。据观察,对于12 V输入,降压 - 升压可提供从中负载到满负载的近99%的峰值效率。即使负载低至0.5 A,它仍高达95%。在降压模式下,24 V输入时,满负载时效率降至97.5%,但从中负载到满负载仍保持在97%左右-加载。相比之下,在降压模式下,低负载时效率下降得更快。在具有6 V输入的升压模式下,效率性能在中到满负载时甚至更低。它在低负载区域比buck模式好。

可提高效率的升压稳压器的介绍

图5:基于LM5175的12 V输出降压 - 升压转换器的效率与负载电流。输入范围为6 V至24 V.

对于输入电压较高,高达58 V,负载电流为4 A,凌力尔特公司在其降压 - 升压μModule稳压器系列中增加了新成员。 LTM8056是一款完整的开关模式DC/DC转换器,输入电压范围为5 V至58 V,能够调节1.2 V至48 V的输出电压。采用紧凑型包覆成型球栅阵列(BGA)封装,它包含一个开关控制器,四个电源开关,一个电感器和支持组件,如图5所示。它提供4 A负载电流,其开关频率可在100 kHz至800 kHz范围内选择。

在单个BGA封装中,降压 - 升压μModule稳压器LTM8056包括一个控制器,四个功率MOSFET,一个电感器和支持组件总之,为了扩大降压 - 升压型DC/DC转换器在各种应用中的应用,供应商继续扩展其产品组合,采用新型元件,在更宽的输入电压范围内提供更高的效率具有更宽的可配置输出。除了提供更高的效率外,这些新型降压 - 升压型DC/DC转换器还可以处理更高的功率,并提供增加器件性能特性的功能。容源电子网为你提供技术支持,本站网址:www.dziuu.com

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