一款I(lǐng)C 適用于多種 DC-DC 拓?fù)洌弘p輸出降壓型 IC 也可用于 SEPIC 和升壓應(yīng)用

引言

工業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員和汽車(chē)制造商是電源電子產(chǎn)品的重要消費(fèi)者，他們需要采用完整的可用 DC/DC 轉(zhuǎn)換器拓?fù)湎盗?，包括以多種形式組合的降壓、升壓和 SEPIC。理想情況下，每個(gè)新項(xiàng)目都可以利用其特有的專(zhuān)用控制器或單片式轉(zhuǎn)換器 IC 實(shí)施性能優(yōu)化，但這是不現(xiàn)實(shí)的。

現(xiàn)實(shí)情況是，工業(yè)或汽車(chē)環(huán)境中使用的每款新芯片必須在通過(guò)大量測(cè)試確定合格之后，才能用于這些要求苛刻的環(huán)境。為每種應(yīng)用提供一款不同的 IC 不僅費(fèi)時(shí)，而且成本之高亦讓人望而卻步。更好的選擇是一款可用于多種拓?fù)?、并?jīng)過(guò)測(cè)試和驗(yàn)證的 IC，從而使其可以在多種應(yīng)用中重復(fù)使用。例如，本文將介紹ADI公司的 LTC3892 降壓型控制器用于 SEPIC（升壓和降壓）及升壓應(yīng)用的方法。

圖1 LTC3892 的電原理圖（SEPIC 和降壓應(yīng)用中）

電路說(shuō)明和功能

LTC3892 被設(shè)計(jì)為一款具有 4.5 V 至 60 V 輸入-輸出電壓范圍（可滿足大多數(shù)汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用的要求）的雙輸出同步降壓型控制器。在此類(lèi)環(huán)境中，轉(zhuǎn)換器的電壓輸入會(huì)有顯著的變化，包括汽車(chē)應(yīng)用中的冷車(chē)發(fā)動(dòng)和負(fù)載突降，或者工業(yè)系統(tǒng)中工廠機(jī)器設(shè)備關(guān)閉和接通時(shí)出現(xiàn)的掉電和電壓尖峰所導(dǎo)致的變化。當(dāng)輸入降至輸出以下時(shí)，LTC3892 的原生降壓型拓?fù)洳荒苷{(diào)節(jié)輸出電壓，但是 SEPIC 拓?fù)淇梢浴?/p>

圖 1 示出了一款支持兩個(gè)輸出的 SEPIC 解決方案：VOUT1 為 3.3 V/10 A，VOUT2 為 12 V/3 A。輸入電壓范圍為 6 V 至 40 V。V_OUT1 作為一個(gè)簡(jiǎn)單的降壓型轉(zhuǎn)換器提供，具有一個(gè)包括 L1、Q1、Q2 的功率鏈路。為了減少組件數(shù)目，VPRG1 引腳連接至 GND，在內(nèi)部將 VOUT1 設(shè)置為 3.3 V。

LTC3892 的第二個(gè)輸出是一個(gè) SEPIC 轉(zhuǎn)換器。SEPIC 功率鏈路包括 L2、L3、Q3 和 D1。這里采用了一個(gè)具有兩個(gè)分立式電感器的非耦合型 SEPIC，因而拓寬了可用電感器的范圍。對(duì)于那些成本敏感型設(shè)備來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)重要的考慮因素。

圖 2 示出了當(dāng)面對(duì)壓降情況時(shí)（比如冷車(chē)發(fā)動(dòng)期間）轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行方式。電源軌電壓 V_IN 降至遠(yuǎn)低于 12 V 標(biāo)稱(chēng)值，但是 V_OUT1 和 V_OUT2 均處于穩(wěn)壓狀態(tài)，從而可為關(guān)鍵性負(fù)載提供穩(wěn)定的電源。圖 3 示出了轉(zhuǎn)換器在遭遇負(fù)載突降等電壓尖峰時(shí)的運(yùn)行方式。V_OUT1 和 V_OUT2 保持穩(wěn)壓狀態(tài)，甚至在 V_IN 飚升至遠(yuǎn)高于 12 V 標(biāo)稱(chēng)輸入時(shí)也不例外。

圖2 顯示了冷車(chē)發(fā)動(dòng)過(guò)程。電源軌電壓從 14 V 降至 7 V，但 V_OUT1 和 V_OUT2 均處于穩(wěn)壓狀態(tài)。

圖3 負(fù)載突降過(guò)程。電源軌電壓從 14 V 升至 24 V，但是 V_OUT1 和 V_OUT2 均處于穩(wěn)壓狀態(tài)。

圖 4 所示為演示電路 DC2727A，是本文中介紹的一款雙輸出轉(zhuǎn)換器。DC2727A 的 SEPIC 部分可以輕易重新布線為升壓拓?fù)洌椒ㄊ侨サ粢粋€(gè)電感器 L2，并將第二個(gè)電感器 L3 替換為合適的升壓扼流圈。

圖4 演示電路 DC2727A。LTC3892 控制兩個(gè)輸出：一個(gè)非耦合型 SEPIC 和一個(gè)降壓型轉(zhuǎn)換器。

結(jié)論

LTC3892 是ADI公司一款靈活的控制器，能夠滿足汽車(chē)和工業(yè)環(huán)境中多種 DC/DC 轉(zhuǎn)換器需求。雖然該器件主要是為在同步降壓型轉(zhuǎn)換器中使用而設(shè)計(jì)，但是它也可用于 SEPIC 和升壓型轉(zhuǎn)換器應(yīng)用，從而可在需要采用這些拓?fù)鋾r(shí)簡(jiǎn)化鑒定測(cè)試過(guò)程。

作者

Victor Khasiev

Victor Khasiev是ADI公司的高級(jí)應(yīng)用工程師，在AC/DC和DC/DC轉(zhuǎn)換的電力電子領(lǐng)域擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)。他擁有兩項(xiàng)專(zhuān)利，并撰寫(xiě)了多篇文章。這些文章涉及ADI半導(dǎo)體器件在汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用中的使用，涵蓋了升壓、降壓、SEPIC、正-負(fù)、負(fù)-負(fù)、反激式、正激式轉(zhuǎn)換器和雙向備用電源。他持有高效功率因數(shù)校正解決方案和先進(jìn)的柵極驅(qū)動(dòng)器相關(guān)專(zhuān)利。Victor樂(lè)于為ADI公司客戶提供技術(shù)支持解答有關(guān)ADI產(chǎn)品、電源原理圖設(shè)計(jì)和驗(yàn)證、印刷電路板布局、故障排查以及最終系統(tǒng)測(cè)試的問(wèn)題。