| 圖6 變換器原理圖 |
NCP1560 提供2個互補(bǔ)的具有可調(diào)重疊延遲的控制輸出。圖5為NCP1560的原理框圖,描述了此控制器的全部功能。輸出1可以用于控制主開關(guān),輸出2可以用于控制有源箝位開關(guān)或同步整流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 輸出設(shè)計用于互補(bǔ)用途。輸出2 不反相,可以用于控制使用p-溝道MOSFET的有源箝位。如果輸出2用于采用n-溝道MOSFET的有源箝位,則信號枰聰啵業(yè)縉叫枰啤？傻韉鬧氐映倏梢緣髡越辛愕繆骨謝�，并且室暶釉偧{�。此外，它避蔑喗z卦耐鋇紀(jì)ā?NCP1560的特性包括：一個前饋斜升電壓發(fā)生器、可編程軟啟動和高壓啟動穩(wěn)壓器。在各種故障情況下,通過欠壓或過壓檢測器的單條線路提供保護(hù),此檢測器具有滯后、可調(diào)最大占空比限制和雙模式電流限制(包括逐周期和跳周期)的功能。如果檢測到嚴(yán)重的過流情況,跳周期特性在CSKIP引腳上電容確定的時間內(nèi)禁用變換器。
六、電路實現(xiàn)和結(jié)果
設(shè)計48V 電信系統(tǒng)的變換器驗證了NCP1560的靈活性。它提供了100W的功率和3.3V的輸出電壓。變換器的完整規(guī)格列示如下：
1. 輸入：32??78V(大于標(biāo)準(zhǔn)電信范圍)
2. 輸出電壓：3.3V(±5%)
3. 輸出電流：3??30A
4. 輸出電壓紋波：最大50mV
5. 效率：滿負(fù)載時大于85%
6. 開關(guān)頻率：275kHz
7. 物理尺寸：2.5英寸×3.0英寸×0.4英寸
8. 初－次級隔離：工作時500V
9. 印刷電路板：4層,單面元件布局
為便于比較,設(shè)計一個變換器用于使用有源箝位或復(fù)位繞組(需拆去一些元件)的工作。完整的演示板電路原理圖如圖6所示。這種解決方案的全部硅元件除光耦合器和有源箝位開關(guān)除外均采用安森美半導(dǎo)體的產(chǎn)品。
圖6中著重標(biāo)出了NCP1560控制器、同步整流和有源箝位電路。同步整流和有源箝位電路均由NCP1560的第二個輸出控制。tD 和 VREF引腳之間的單個電阻(R5)設(shè)定了100 ns的輸出重疊延遲。前饋斜升電壓通過在輸入電壓源和FF引腳之間連接R3而產(chǎn)生。60 %的最大占空比通過DCMAX引腳接地進(jìn)行設(shè)定。電阻R7(110kΩ)設(shè)定工作頻率為275 kHz。電源變壓器(TX2)以外的輔助繞組提供了啟動后的功率,以禁用NCP1560內(nèi)部的啟動穩(wěn)壓器。
復(fù)位繞組和有源箝位配置關(guān)閉時的電源開關(guān)電壓波形如圖7所示。曲線a表示復(fù)位繞組操作所配置的變換器的電壓,曲線b表示使用有源箝位復(fù)位的變換器的電壓。兩個波形在同樣的操作條件下捕獲。
| 圖7 復(fù)位繞組和有源箝位配置關(guān)閉時的電源開關(guān)電壓 |
初級和復(fù)位繞組匝數(shù)比為 5:3(而非5:5),以使操作達(dá)到60%的占空比。
| 圖8 主開關(guān)和同步整流MOSFET柵極驅(qū)動信號 |
變換器效率和負(fù)載電流的關(guān)系如圖9所示。圖中分別給出了最小、典型和最大輸入電壓時的結(jié)果。
變換器可以實現(xiàn)90%的最大效率,滿負(fù)載時的效率超過85%。負(fù)載和線路調(diào)整在整個操作范圍內(nèi)的測量值小于1%。變換器板如圖10所示。七、結(jié)論
本文著重介紹了分布式電源架構(gòu)中一些新興的趨勢以及這些趨勢對變換器設(shè)計所提出的挑戰(zhàn)。有源箝位正激變換器被認(rèn)為是符合隔離DC-DC變換器要求的理想選擇。本文為讀者提供了設(shè)計指導(dǎo),使他們能夠在設(shè)計這種變換器時進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋?quán)衡。最后,介紹了一種具有獨特特性集的高度集成PWM控制器——NCP1560。它可以使用最少的外接元件來簡化并有助于優(yōu)化有源箝位變換器的實現(xiàn)。這種電路實例和結(jié)果有助于說明這種方法的所有優(yōu)點。
| 圖9 效率圖 |
