4-амперный инвертирующий преобразователь работает при входном напряжении до 50 В

Linear Technology LTC7149

Журнал РАДИОЛОЦМАН, январь 2017

Victor Khasiev, Linear Technology

Design Note 552

Введение

DC/DC преобразование положительного напряжения в отрицательное широко используется в устройствах с ЖК индикаторами, OLED дисплеях, аудио усилителях, промышленном оборудовании, драйверах светодиодов и в зарядных устройствах для аккумуляторов. Во всех этих случаях инвертирующий преобразователь должен быть компактным, отдавать большую мощность и поддерживать расширенный диапазон входных напряжений. Всем этим требованиям в полной мере отвечает микросхема LTC7149. В ней интегрированы 4-амперные ключи и входной каскад с широким диапазоном напряжений от 3.4 В до 60 В, превышающим требования большинства самых критичных приложений, включая автомобильные.

Описание схемы

На Рисунке 1 изображена схема преобразователя положительного напряжения в отрицательное, основанная на микросхеме LTC7149. При входном напряжении 12 В, например, в случае подключения к бортовой сети автомобиля, эта схема отдает в нагрузку ток 2 А при напряжении –10 В. Компоненты силовой цепи выбирались исходя из номинального входного напряжение 12 В, однако при соответствующем перерасчете это напряжение можно уменьшить до 4 В или увеличить до 50 В.

4-амперный инвертирующий преобразователь работает при входном напряжении до 50 В
Рисунок 1. Преобразователь положительного напряжения в отрицательное на
основе микросхемы LTC7149. (VIN: 4 В … 50 В, VOUT–: –10 В/2 А).

Способность LTC7149 работать при столь высоких входных напряжениях позволяет в автомобильных приложениях отказаться от дорогих ограничителей напряжения. Очень низкое минимальное входное напряжение дает гарантию, что работоспособность чувствительных систем сохранится даже при запуске непрогретого двигателя. Детальные указания по расчетам предельных напряжений и токов компонентов, окружающих LTC7149, даны в техническом описании микросхемы. В качестве примера на Рисунке 2 приведена зависимость, позволяющая оценить величины максимально допустимых токов нагрузки при входных напряжениях ниже 12 В.

4-амперный инвертирующий преобразователь работает при входном напряжении до 50 В
Рисунок 2. Зависимость максимально допустимого тока нагрузки
от входного напряжения для схемы на Рисунке 1.

В схеме на Рисунке 1 используется внешняя цепь частотной компенсации петли ОС. Соединением выводов ITH и INTVCC, как это показано на Рисунке 3, включаются внутренние цепи коррекции. Подключение к шине GND вывода MODE/SYNC активизирует работу в пульсирующем режиме. КПД схемы достигает 94%.

4-амперный инвертирующий преобразователь работает при входном напряжении до 50 В
Рисунок 3. Преобразователь положительного напряжения в отрицательное с
регулировкой VOUT– в диапазоне от –5 В до –10 В.

Схема источника отрицательного напряжения, управляемая положительным напряжением

Есть немало приложений, включающих ЖК и OLED мониторы и измерительное оборудование, где отрицательное напряжение смещения необходимо менять в процессе работы. Функции, заложенные в LTC7149, упрощают эту задачу.

На Рисунке 3 изображен источник отрицательного напряжения, в котором уровень выхода устанавливается положительным напряжением на входе управления. Положительное относительно шины GND управляющее напряжение подается на вывод VOUTSNS. На Рисунке 3 это напряжение, обозначенное как VCTRL, может изменяться в диапазоне от 0 В до 5 В. Результирующее отрицательное выходное напряжение VOUT– определяется формулой:

VOUT– = –50 мкА • RSET + VCTRL.

Фильтр нижних частот RF/CF обеспечивает подавление шумов. Вход VOUTSNS нельзя оставлять неподключенным ни при каких условиях – на этом выводе всегда должен присутствовать некоторый потенциал. Если по какой-то причине, например, во время испытаний системы, выполнение этого требования невозможно, необходимо установить резистор RP.

4-амперный инвертирующий преобразователь работает при входном напряжении до 50 В
Рисунок 4. Линейная зависимость отрицательного выходного
напряжения VOUT– от управляющего напряжения VCTRL.

На Рисунке 4 показана зависимость выходного напряжения VOUT– от напряжения VCTRL. Рисунок 5 иллюстрирует широкие возможности применения данного подхода на примере синусоидального управляющего напряжения VCTRL с амплитудой 2.5 В.

4-амперный инвертирующий преобразователь работает при входном напряжении до 50 В
Рисунок 5. Отрицательное выходное напряжение VOUT– повторяет
синусоидальную форму управляющего напряжения VCTRL.

Заключение

LTC7149 – это 50-вольтовый 4-амперный монолитный синхронный регулятор для источников питания с отрицательным напряжением. Широкие диапазоны входных и выходных напряжений сочетаются в нем с наличием встроенных силовых транзисторов, упрощающих конструкцию преобразователей. Обсуждавшиеся в этой статье решения и схемы могут помочь в использовании регулятора в схемах автомобильных и промышленных приложений, а также в дисплеях и системах наблюдения.

Материалы по теме

  1. Datasheet Linear Technology LTC7149

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Inverting Regulator Takes Inputs Up to 50V and Supports Outputs to 4A

JLCPCP: 2USD 2Layer 5PCBs, 5USD 4Layer 5PCBs

LTC7149 Купить ЦенаКупить LTC7149 на РадиоЛоцман.Цены — от 525 до 599
6 предложений от 4 поставщиков
IC REG BUCK INV ADJ 4A 28QFN
ЭИК
Россия
LTC7149EUFD#PBF
Linear Technology
от 525 ₽
Элитан
Россия
LTC7149EUFD
Analog Devices
599 ₽
Зенер
Россия и страны ТС
LTC7149EFE
по запросу
ДКО Электронщик
Россия
LTC7149EFE#PBF
Linear Technology
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя