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低成本高性能的新型PWM控制器
低成本高性能的新型PWM控制器
 更新時間:2008-8-18 10:14:33  點擊數(shù):18
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低成本高性能的新型PWM控制器


凌特公司 Tony Armstrong
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摘 要: 為提高駕乘的舒適性和安全性,新一代汽車都采用電機(jī)控制下面的汽車應(yīng)用:刮水器、天窗、門鎖、車窗升降機(jī)、油門踏板、HVAC(暖風(fēng)、通風(fēng)及空調(diào))、防抱死制動系統(tǒng)(ABS)等。對于這些應(yīng)用,很多工業(yè)設(shè)備采用半橋電路,如機(jī)器人技術(shù)、鉆機(jī)及所有需要直流電機(jī)控制的應(yīng)用。新的封裝和先進(jìn)芯片實現(xiàn)了全集成的直流電機(jī)驅(qū)動器。本文將介紹ST如何使用智能集成器件驅(qū)動直流電機(jī),以及解決應(yīng)用中常見問題的有益建議。
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背景
---大多數(shù)電信電源系統(tǒng)采用一個-48V總線分布電源,-48V總線在保證設(shè)備安全的情況下能夠使功耗保持在較低的水平。但大多數(shù)電信子系統(tǒng)并不直接采用 -48V電壓,而是要求先進(jìn)行隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換,從-48V總線電壓轉(zhuǎn)換出各個子系統(tǒng)的工作電壓。很多廠商都提供采用標(biāo)準(zhǔn)引腳和機(jī)械封裝的分立式DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊,這是非常易于應(yīng)用的解決方案,從而節(jié)約一些工程時間,縮短產(chǎn)品上市時間,但是電源模塊會增加成本,每模塊需額外增加7~18美元。
---新的發(fā)展趨勢是在電路板上貼裝電源轉(zhuǎn)換器,通常每個電路板只需一個隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器。整個系統(tǒng)內(nèi)核電壓可以從主隔離電源軌獲得,這通常是3.3V、5V或12V。與每電源軌采用電源模塊的方法相比,由非隔離DC/DC轉(zhuǎn)換器提供內(nèi)核電壓能夠進(jìn)一步節(jié)省成本。

新趨勢
---要使電路板貼裝電源轉(zhuǎn)換器易于實施,就需要具有適當(dāng)功能的控制電路。電流模式PWM控制器LT1950可以被用在從幾瓦到500瓦以上的隔離電源轉(zhuǎn)換器中,全部所需要的控制功能都集成在一個設(shè)備中,包括自適應(yīng)最大占空比鉗位、斜率補(bǔ)償和前緣消隱,易于編程,能夠?qū)D(zhuǎn)換器解決方案進(jìn)行優(yōu)化以達(dá)到高性能、低成本和小型化,非常適用于控制電路。
---可對LT1950進(jìn)行編程來自動適應(yīng)最大占空比進(jìn)行鉗位,在負(fù)載和線路瞬變情況下限制變壓器重置電壓,這樣就可以在以變壓器為基礎(chǔ)的設(shè)計中采用很小的變壓器、MOSFET和輸出整流器,使基于LT1950的前向轉(zhuǎn)換器能夠采用MOSFET利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過50%占空比的單MOSFET架構(gòu)。這些設(shè)計可以代替電源模塊,而且成本較低,效率和瞬態(tài)響應(yīng)性能都十分優(yōu)越。


器件描述
---LT1950的輸入為3~25V,采用電流模式架構(gòu),提供快速的瞬態(tài)響應(yīng)能力和非常簡單的頻率補(bǔ)償,內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。誤差放大器的正輸入采用1.23V±2%的基準(zhǔn)電壓,從而使輸出電壓能夠精確編程。VREF引腳的2.5V基準(zhǔn)輸出能夠向外提供2.5mA電流。SHDN引腳提供精確的1.32V門限及電流滯后,可以對欠壓鎖定和停機(jī)進(jìn)行精確編程。從ROSC引腳到地的電阻器用來將開關(guān)頻率設(shè)置在100~500kHz之間。此外,LT1950可以同步至編程頻率的1.5倍。對于斜坡補(bǔ)償要求,LT1950內(nèi)部有設(shè)定電平和SLOPE引腳開路。要將斜坡補(bǔ)償提高到3倍,必須在SLOPE引腳和VREF引腳之間加入一個電阻器。LT1950可編程的斜坡補(bǔ)償允許在持續(xù)模式工作中采用電感、環(huán)路帶寬調(diào)節(jié)以加速瞬態(tài)響應(yīng),為各種電路布局提供優(yōu)化的噪聲容限。
---LT1950控制一個在GATE引腳上外置的MOSFET開關(guān),峰值電流是通過開關(guān)源極中的一個功率電阻器借助一個與ISENSE引腳相連的檢測點來監(jiān)測的。在ISENSE引腳的電流檢測門限與誤差放大器輸出(COMP引腳)電壓成比例關(guān)系,并控制MOSFET峰值開關(guān)電流,提供周期間的電流限制。要避免由于在MOSFET導(dǎo)通期間產(chǎn)生的噪聲使ISENSE門限發(fā)生誤跳變,LT1950有內(nèi)置的前緣消隱,通過增加從BLANK引腳到地的電阻,可以進(jìn)一步延長消隱期限。
---圖2示出了采用LT1950的同步前向轉(zhuǎn)換器,能夠從48V輸入提供高效率的3.3V、20A分離輸出,具有94%的峰效率和超快瞬態(tài)響應(yīng),單個主MOSFET架構(gòu)簡化了電路并節(jié)省了材料,使電源組件可簡單定標(biāo)以實現(xiàn)更寬的輸出電壓和電流。LT1950自適應(yīng)最大占空比鉗位使轉(zhuǎn)換器中的電源組件可以在75%占空比的情況下工作。相對于占空比在50%以內(nèi)的傳統(tǒng)前向轉(zhuǎn)換器而言,這種設(shè)計使MOSFET、轉(zhuǎn)換器和輸出整流器的利用效率提高了50%。同步輸出整流器MOSFET由LT1698驅(qū)動,它還可以做為誤差放大器和光耦合器驅(qū)動器。系統(tǒng)的良好散熱提高了效率并降低了元件的溫度。

結(jié)論
---LT1950易于編程,僅需少量的外部組件,可編程開關(guān)頻率、斜坡補(bǔ)償和前緣消隱使其可針對各種電感值、MOSFET類型和電路板布局進(jìn)行優(yōu)化,可編程自適應(yīng)占空比箝位使前向轉(zhuǎn)換器能夠使用單MOSFET;贚T1950的前向轉(zhuǎn)換器具有高轉(zhuǎn)換效率、快速的瞬態(tài)響應(yīng)和良好的溫度性能,并且能夠使用小尺寸組件來降低成本,是電源模塊理想的代替品。
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(Artesyn公司供稿)
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