В этой статье будет показано, как специальные преобразователи с режимом PassThru (сквозное прохождение, сквозной режим) могут быть полезны, когда входное напряжение схемы слишком высокое или слишком низкое для питания нагрузки. Будут приведены примеры использования режима PassThru с понижающе-повышающими и повышающими преобразователями для увеличения КПД источника питания и улучшения характеристик электромагнитной совместимости.
В некоторых случаях имеющееся напряжение может питать нагрузку напрямую, без использования дополнительного преобразователя напряжения. В определённые моменты, при возникновении нестандартных рабочих условий, напряжение питания может быть слишком высоким или слишком низким для прямого питания нагрузки. В таких случаях могут использоваться специальные преобразователи напряжения, оптимизированные для такой работы.
Примером подобного приложения может служить 24-вольтовая промышленная система. Предположим, что для питания нагрузки требуется напряжение 24 В, но имеющееся на шине напряжение 24 В может иногда подниматься до 38 В или опускаться до 15 В. Эти напряжения выходят за пределы допустимого диапазона напряжений питания нагрузки. Для таких приложениях можно использовать классические повышающие или понижающе-повышающие регуляторы.
На Рисунке 1 показана блок-схема такого приложения. Портативное радиоустройство питается от аккумулятора. Нагрузка может питаться напряжением от 10 до 14 В, но выходное напряжение источника может варьироваться от 8 до 16 В. В этом случае промежуточный понижающе-повышающий преобразователь может преобразовывать выходное напряжение в 12 В. Если напряжение питания несколько ниже 12 В, преобразователь работает в повышающем режиме, а если оно выше 12 В – в понижающем.
 |
|
| Рисунок 1. | Система, в которой допустимый диапазон напряжений нагрузки уже возможного диапазона напряжений источника питания. |
Добейтесь улучшения с помощью режима PassThru
Система, подобная той, что показана на Рисунке 1, работает хорошо, однако ее можно усовершенствовать. Если напряжение источника позволяет бóльшую часть времени питать от него нагрузку напрямую, можно использовать повышающе-понижающий регулятор в режиме PassThru. В таком случае разработчик схемы определяет диапазон входных напряжений, в пределах которого входное напряжение проходит напрямую на выход повышающе-понижающего преобразователя. Преимущества такого подхода заключаются в отсутствии коммутационных потерь и очень высоком КПД схемы. Кроме того, схема работает с крайне низким уровнем электромагнитных излучений, поскольку в этом режиме отсутствуют пульсации тока.
На Рисунке 2 показан силовой каскад понижающе-повышающего контроллера LT8210 в режиме PassThru. В этом режиме два ключа верхнего плеча Н-моста постоянно замкнуты, а два ключа нижнего плеча постоянно разомкнуты. Благодаря этому, в зависимости от токов и напряжений, КПД может быть лишь чуть ниже 100%.
 |
|
| Рисунок 2. | Понижающе-повышающий преобразователь LT8210 с режимом PassThru для прямой передачи напряжения в стандартном режиме работы. |
Наряду с понижающе-повышающим решением (LT8210) также выпускаются повышающие регуляторы с режимом PassThru. Повышающий регулятор Silent Switcher LT8337 от Analog Devices имеет встроенный режим PassThru. На Рисунке 3 показана концепция, лежащая в основе повышающего преобразователя LT8337. Когда режим PassThru активен, ключ верхнего плеча постоянно включен, а ключ нижнего плеча постоянно выключен.
 |
|
| Рисунок 3. | Повышающий регулятор LT8337 с технологией Silent Switcher, который также поддерживает режим PassThru. |
В повышающих преобразователях функцию ключа верхнего плеча обычно выполняет диод обратного хода. Благодаря этому повышенное напряжение питания регулятора, превышающее установленное выходное напряжение, автоматически пропускается через дроссель и диод обратного хода. Однако специальный режим PassThru позволяет значительно снизить потери, обусловленные падением напряжения на диоде, за счёт активного включения MOSFET верхнего плеча. В режиме PassThru также отключаются все ненужные функции LT8337. В результате ток, потребляемый самой микросхемой, может снижаться всего до 15 мкА. Это очень полезно, особенно для приложений с батарейным питанием.
Резюме
Режим PassThru повышает КПД источника питания и улучшает характеристики электромагнитной совместимости. Эти преимущества особенно важны для приложений, в которых имеющееся напряжение питания обычно находится в допустимом диапазоне напряжений нагрузки. Однако пользователям также должно быть ясно, что в режиме PassThru стабилизации выходного напряжения в пределах заданных пороговых значений не происходит. Впрочем, во многих приложениях в этом нет необходимости.
Купить LTC3130 на РадиоЛоцман.Цены
