電流模式反激式DC/DC控制器提供極大的設(shè)計(jì)靈活性

就其本質(zhì)而言，反激式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器是最通用的電源轉(zhuǎn)換器拓?fù)渲弧Ｓ捎谒褂米儔浩?，因此它可以升壓或降壓，并在需要時(shí)提供直流隔離。應(yīng)用包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電源、以太網(wǎng)供電 （PoE）、汽車、消費(fèi)電子和一般系統(tǒng)內(nèi)務(wù)管理。LTC3805 專為增強(qiáng)基本反激式轉(zhuǎn)換器的靈活性而設(shè)計(jì)，從而能夠針對(duì)各種應(yīng)用優(yōu)化單個(gè)設(shè)計(jì)。轉(zhuǎn)換器的輸入和輸出電壓僅受功率MOSFET和變壓器等外部元件的額定值限制。LTC3805 可針對(duì)頻率、斜率補(bǔ)償、軟起動(dòng)、輸入電壓 RUN/STOP 門限 （包括可編程遲滯）、與一個(gè)外部頻率源的同步以及過(guò)流保護(hù)進(jìn)行編程，以保護(hù)轉(zhuǎn)換器免受故障影響。

36V–72V 至 3.3V/3A 非隔離反激式

圖 1 示出了 LTC3805 采用非隔離式反激式轉(zhuǎn)換器，其輸入電壓范圍為 36V 至 72V，輸出電壓為 3.3V/3A。本節(jié)的其余部分詳細(xì)介紹了在創(chuàng)建此轉(zhuǎn)換器時(shí)做出的設(shè)計(jì)決策，并介紹了針對(duì)各種應(yīng)用更改設(shè)計(jì)的方法。下一節(jié)將介紹轉(zhuǎn)換器的獨(dú)立版本。

圖1.非隔離式 36V 至 72V 至 3.3V 3A 反激式轉(zhuǎn)換器。

VCC電源和啟動(dòng)

在此設(shè)計(jì)中，啟動(dòng)V抄送LTC3805 的電源由一個(gè)采用一個(gè) NPN 晶體管、一個(gè)齊納二極管和兩個(gè)電阻器的外部前置穩(wěn)壓器提供。一旦轉(zhuǎn)換器開始工作，變壓器上的繞組將提供偏置電源，該偏置電源關(guān)閉NPN晶體管以節(jié)省功耗并提高效率?；蛘?，由于 LTC3805 具有一個(gè) 40μA 的超低停機(jī)電流，因此可以使用一個(gè)簡(jiǎn)單的涓流充電器來(lái)消除 NPN 前置穩(wěn)壓器。LTC3805 具有一個(gè) V抄送上升門限為8.5V，下降門限為4V，因此實(shí)現(xiàn)涓流充電器時(shí)有足夠的遲滯。無(wú)論哪種情況，請(qǐng)注意 V抄送未連接到 V在因此，通過(guò)適當(dāng)選擇外部組件，幾乎任何高于 8.5V 的輸入電源都可以容納，并且一旦啟動(dòng)，LTC3805 就可以采用低至 4V 的輸入電源運(yùn)行。

VOUT編程

FB 引腳通過(guò)一個(gè)電阻分壓器將其與 LTC0 的 8.3805V 內(nèi)部基準(zhǔn)進(jìn)行比較來(lái)監(jiān)視輸出電壓。由于 FB 引腳不直接連接至輸出，因此 LTC3805 只需調(diào)整電阻值即可適應(yīng)低至 0.8V 的任何輸出電壓。

選擇頻率

200kHz 工作頻率由 FS 引腳上的 118kΩ 電阻設(shè)置。通過(guò)改變此電阻，工作頻率可以設(shè)置在70kHz和700kHz之間。高功率設(shè)計(jì)傾向于使用較低的頻率，而低功耗設(shè)計(jì)傾向于使用較高的頻率。LTC3805 的頻率可編程性允許為任何給定設(shè)計(jì)選擇最佳頻率。

對(duì)VIN閾值進(jìn)行編程

V 上的閾值上升在，與 V 上的閾值無(wú)關(guān)抄送，由連接到 RUN 引腳的 221kΩ 和 8.86kΩ 電阻設(shè)置。RUN 引腳上的上升門限為 1.2V，而其絕對(duì)最大電壓為 18V — 比率為 15：1。因此，RUN 引腳適合具有寬輸入電壓范圍的設(shè)計(jì)，并且仍然具有足夠高的額定電壓，以承受 V 上的瞬態(tài)過(guò)壓在.一旦啟動(dòng)，LTC3805 將從 RUN 引腳獲得一個(gè) 5μA 的電流。乘以221kΩ電阻，該電流將遲滯設(shè)置為V。在至 1.1V。通過(guò)改變221kΩ和8.86kΩ電阻的值，同時(shí)保持其比率恒定，可以選擇具有相同上升閾值的不同遲滯。

設(shè)置軟啟動(dòng)

V的變化率外啟動(dòng)時(shí)由SSFLT引腳上的電容編程 — 本例中為0.1μF。選擇SSFLT電容器的一個(gè)主要考慮因素是用于旁路V的濾波電容器外.通常，較大的輸出濾波電容需要較慢的軟啟動(dòng)，以限制充電濾波電容引起的浪涌電流。相反，如果轉(zhuǎn)換器具有一個(gè)小的輸出濾波電容器，則可以省略 SSFLT 電容器，而 LTC3805 內(nèi)部軟起動(dòng)可在 1.8ms 內(nèi)斜坡上升輸出電壓。

斜率補(bǔ)償和過(guò)流操作編程

68mΩ電阻監(jiān)視通過(guò)主NMOS開關(guān)的電流，并通過(guò)I實(shí)現(xiàn)電流模式控制和過(guò)流保護(hù)意義和 OC 引腳。我意義引腳監(jiān)視通過(guò)主開關(guān)的電流，并在電流超過(guò)I上的電壓設(shè)定的水平時(shí)將其關(guān)閉千針。3.01kΩ 電阻器利用由 LTC3805 提供的一個(gè)斜坡電流來(lái)設(shè)定斜率補(bǔ)償量。

過(guò)流保護(hù)電平由 1.33kΩ 電阻與 OC 引腳串聯(lián)，使用 OC 引腳提供的恒定 10μA 電流設(shè)置。使用此電阻器可以對(duì)多種行為進(jìn)行編程。這種特殊的設(shè)計(jì)設(shè)置為將輸出電壓調(diào)節(jié)到3A，然后過(guò)流跳閘剛好高于該電流。另一種策略是使用較小的電阻，當(dāng)轉(zhuǎn)換器進(jìn)入限流狀態(tài)時(shí)，允許輸出電壓驟降，然后跳閘過(guò)流以防止損壞。無(wú)論哪種情況，一旦出現(xiàn)過(guò)流跳閘，LTC3805 就會(huì)關(guān)斷，等待一個(gè)超時(shí)間隔，該間隔是通過(guò)對(duì) SSFLT 引腳上的電容器放電來(lái)確定的，然后在過(guò)流故障被消除時(shí)重新啟動(dòng)。如果未消除故障，則 LTC3805 將進(jìn)入一種打嗝模式，在該模式下，LTC3805 會(huì)周期性地嘗試以由 SSFLT 引腳上的電容器確定的周期重新啟動(dòng)。因此，LTC<> 可完全保護(hù)反激式轉(zhuǎn)換器免受輸出短路的影響。

與外部源的頻率同步

盡管圖 1 所示為接地，但 SYNC 引腳用于將 LTC3805 的工作頻率同步至一個(gè)外部電源。同步信號(hào)可以在沒有任何特定排序要求的情況下施加和移除 — 它可以在 LTC3805 開始工作之前存在，也可以是在 LTC3805 開始工作之后使用由 FS 引腳上的電阻器設(shè)置的頻率施加。當(dāng)施加同步信號(hào)時(shí)，LTC3805 在兩個(gè)操作周期內(nèi)鎖定至該信號(hào)。當(dāng)同步信號(hào)被移除時(shí)，LTC3805 只需不超過(guò)兩個(gè)周期即可跳回到由 FS 引腳設(shè)置的頻率。

隔離式轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)

通過(guò)在變壓器的副邊增加一個(gè)基準(zhǔn)（例如 LT1）和一個(gè)光隔離器以從隔離的次級(jí)向 LTC4430 提供反饋，可以修改圖 3805 所示的基本設(shè)計(jì)，以在輸入和輸出之間提供直流隔離。圖2顯示了DC1045演示電路的照片，DC1演示電路是一種隔離式轉(zhuǎn)換器，其基本設(shè)計(jì)和性能與圖3中的轉(zhuǎn)換器相同，代表了隔離式和非隔離式設(shè)計(jì)的尺寸。圖<>顯示了隔離式轉(zhuǎn)換器的效率，也是非隔離式轉(zhuǎn)換器的代表。

圖2.隔離式 36V 至 72V 至 3.3V 3A 反激式轉(zhuǎn)換器。

圖3.隔離式和非隔離式 36V–72V 至 3.3V 3A 反激式轉(zhuǎn)換器的效率。

針對(duì)不同輸入或輸出電壓的修改

上述兩種應(yīng)用代表典型的非隔離和隔離式10W反激式轉(zhuǎn)換器。采用這種基本設(shè)計(jì)并通過(guò)與電壓變化成正比地縮放外部組件來(lái)改變輸入或輸出電壓是相當(dāng)容易的。這些變化對(duì) LTC3805 是透明的，并且可以通過(guò)一個(gè)不比圖 1 更復(fù)雜的電路和一個(gè)不大于圖 2 所示的電路板來(lái)實(shí)現(xiàn)。

輸入電壓的降低和輸入電流的增加主要涉及選擇具有較低電壓和較高額定電流的NMOS電源開關(guān)，以及選擇匝數(shù)減少且導(dǎo)線尺寸成比例較大的變壓器初級(jí)繞組。對(duì)于輸入濾波電容，可以降低額定電壓，并按比例增加電容。此外，連接到 RUN 引腳的電阻分壓器必須針對(duì)新的輸入電壓進(jìn)行調(diào)整。最后，應(yīng)減小68mΩ電流檢測(cè)電阻的值，以考慮較高的輸入電流。對(duì)于輸入電壓的增加，一切都按相反的方向成比例變化。

同樣，輸出電壓的變化涉及二極管的變化、變壓器次級(jí)繞組中的匝數(shù)、輸出濾波電容器的額定電壓和值的變化，以及檢測(cè)輸出電壓的分壓器的適當(dāng)變化。如果輸出電壓在4V和9V之間，非隔離轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單，因?yàn)閂抄送可由直接連接到輸出的二極管提供，而不是變壓器上的第三個(gè)繞組。

結(jié)論

由于其靈活性，反激式轉(zhuǎn)換器是使用最廣泛的基于變壓器的轉(zhuǎn)換器。LTC3805 使得能夠?qū)挿秶霓D(zhuǎn)換器輸入和輸出電壓使用相同的基本電路，從而最大限度地提高了反激式轉(zhuǎn)換器的靈活性。只需調(diào)整元件值以匹配電壓和電流條件，大大簡(jiǎn)化電路板設(shè)計(jì)和更新。

審核編輯：郭婷