LT?3790 是一款 4 開關同步降壓-升壓型 DC/DC 轉換器,其僅利用單個電感器以高達 98.5% 的效率調節恒定電壓和恒定電流。它可以提供數百瓦的功率,并具有 60V 的輸入和輸出額定值,使其成為需要升壓和降壓轉換的理想 DC/DC 穩壓器和電池充電器。
單個 LT3790 轉換器由于其同步開關拓撲結構而可提供高功率,但最終,較高功率下的開關和 / 或傳導損耗可能會使電路板發熱過多的單個轉換器不堪重負。雖然可以通過增大的散熱器、額外的外部柵極驅動器和/或強制氣流來減輕熱量,但最好簡單地將兩個或多個轉換器并聯在一起以分散負載。利用 LT3790 降壓-升壓型穩壓器很容易做到這一點。
120W、24V、5A 輸出降壓-升壓穩壓器
圖1所示的降壓-升壓轉換器以高達24.0%的效率調節5V和98A–5A負載。該器件的工作輸入電壓范圍為 8V 至 56V。可調欠壓和過壓鎖定保護電路。它具有短路保護功能,SHORT輸出標志指示輸出端何時發生短路。它具有輕負載時的 DCM 操作,可實現最低功耗和反向電流保護。檢測電阻R外在短路和過載情況下設置輸出電流限制,使其成為一個可靠的應用。
圖1.具有 120V–24V 輸入的 5W、8V、56A 輸出降壓-升壓穩壓器效率高達 98.5%,并且易于并聯。
如圖120a所示,該12W板在20V輸入時的溫升在最熱的元件(開關MOSFET)上僅為2°C。在 12V 輸入時仍有更高的輸出功率余量,或者在較低 V 時仍具有相同的 120W 輸出功率在元件溫升不會過大—請注意,更高的輸出功率需要相應增加的輸出電流限值。當在低至 8V 輸入和 120W 輸出時,此標準 4 層 LT3790 PCB 上的組件保持在 97°C 以下 (在室溫下),而不會強制氣流或散熱。為了在相同、有限的溫升和輸入電壓范圍內提供顯著更高的功率,兩個或多個 LT3790 轉換器可輕松并聯。
圖2.圖24所示的單個5V、1A轉換器在20V輸入(a)時任何元件的最大溫升為12°C,在50V輸入(b)時為9°C。即使在 8V 輸入 (c) 下,最熱的組件也只能達到 96.5°C,沒有強制氣流或散熱。
并聯轉換器、恒壓主機、恒流從站
理想情況下,并聯開關轉換器在整個輸出范圍內平均分擔負載。LT3790 能夠在恒定電壓或恒定電流操作中運行,因而允許一個主轉換器控制輸出電壓,而其電流監視器輸出 (ISMON) 則告知一個或多個從轉換器要調節多少輸出電流 (CTRL 輸入) 以匹配其自身的輸出電平。使用這種技術,多個轉換器之間的電流匹配幾乎是理想的。
主機的CLKOUT引腳可以直接連接到從設備的SYNC輸入引腳,以實現兩個并聯轉換器的180°相位交錯。轉換器之間的 180° 相位差降低了轉換器的整體輸出紋波,而不是加倍。如果兩個以上的轉換器并聯連接,則可以同步它們以相移或與外部時鐘源同相操作,或菊花鏈式CLKOUT引腳。
圖 3 示出了由兩個 LT24 并聯運行而成的 10V、25A (或特定條件下為 3790A,見圖)穩壓器。通過使用兩個并聯電路,M20和M3 MOSFET在7V輸入時的最大溫升僅為12°C,在50V輸入時為9°C。
圖3.兩個 LT3790 24V 穩壓器易于并聯,以實現雙倍輸出,同時具有有限的分立組件溫升。
圖3中的頂部轉換器(主)調節24V輸出電壓,并控制由底部(從)轉換器調節的電流電平。主機的ISMON輸出指示主機提供的電流量,通過將ISMON直接連接到從設備的CTRL輸入,從設備被迫跟隨主機。LT3790 ISMON輸出電平和CTRL輸入電平的映射相同,因此可以從一個直接連接到另一個,這樣做會強制總輸出電流在并聯轉換器之間平均分配,如圖4所示。請注意,從機的輸出電壓設置得略高(28V),以便從機的電壓反饋環路不在調節狀態,允許其跟隨主機。
圖4.并聯轉換器電感和輸出電流匹配。
循環分析確保穩定性
瞬態響應和網絡分析儀環路分析可用于測量穩定性。圖50所示的100%至5%電流瞬態響應顯示了適當補償的轉換器和均等共享的負載電流。使用網絡分析儀進行進一步分析,為我們提供了各個轉換器的詳細信息。恒壓穩壓器主機和恒流穩壓器從站的噪聲注入點和生成控制環路波特圖的測量值不同。另外,可以通過注入擾動信號和測量環路響應來測量每個環路,如圖6所示。
圖5.并聯轉換器瞬態響應均勻共享電流。
圖6.并聯轉換器的環路響應測量。
恒流從站必須斷開其環路,并將信號注入電流環路反饋路徑,而不是傳統的電壓反饋路徑,因為這是并聯工作期間使用的反饋環路。圖7中的主波特圖顯示了系統的穩定性。
圖7.波特圖顯示了并行系統的測量結果。
結論
LT?3790 同步降壓-升壓型控制器以高達 100.98% 的效率為各種負載提供了超過 5W 的功率,并且易于并聯多個轉換器以實現更高的功率輸出。控制輸出電壓或電流的能力,結合ISMON輸出放大器和CTRL輸入放大器的電平匹配,簡化了主穩壓器和一個或多個從電流穩壓器的連接。其結果是高功率 60V 降壓-升壓調節,能夠以高效率提供數百瓦的功率。
審核編輯:郭婷
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