Радиолоцман Электроника en
расширенный поиск +
  

15-06-2017

Высоковольтный высокоэффективный преобразователь положительного напряжения в отрицательное

Linear Technology » LTC3896

Журнал РАДИОЛОЦМАН, март 2017

Victor Khasiev, Linear Technology

Design Note 561

Введение

Преобразование положительного напряжения в отрицательное широко используется в жидкокристаллических устройствах, OLED дисплеях, аудио усилителях, промышленном оборудовании, средствах измерений, системах контроля, светодиодных драйверах и зарядных устройствах. Для многих из этих приложений требуются большие уровни мощности и расширенные диапазоны входных напряжений – именно то, что является двумя неотъемлемыми характеристиками контроллера преобразователя положительного напряжения в отрицательное LTC3896. Этот контроллер особенно подходит для автомобильных приложений, благодаря очень высоким допустимым входным и выходным напряжениям, разность которых может достигать 150 В, способности управлять MOSFET со стандартными уровнями пороговых напряжений, а также низкому собственному току потребления, не превышающему 40 мкА в активном режиме и снижающемуся до 10 мкА в режиме отключения.

–12 В/ 5 А на выходе при входном напряжении от 7 В до 72 В

На Рисунке 1 показана схема преобразователя положительного напряжения в отрицательное, основанная на контроллере LTC3896. Это решение позволяет из широкого диапазона входных напряжений от 7 В до 72 В получить на нагрузке –12 В при токе 5 А. Для рынка автоэлектроники способность LTC3896 выдерживать столь высокие входные напряжения означает возможность исключить из схемы громоздкие и дорогие ограничители напряжения, в то время как низкий минимальный уровень входного напряжения позволяет не нарушать работу чувствительных устройств даже при холодном запуске двигателя.

Высоковольтный высокоэффективный преобразователь положительного напряжения в отрицательное
Рисунок 1. При выходном напряжении –12 В преобразователь U1 отдает в нагрузку ток
5 А в диапазоне входных напряжений от 7 В до 72 В. Обратите внимание, что
управляющие сигналы RUN, PGOOD и PLLIN привязаны к уровню шины GND.

Силовая цепь преобразователя образована MOSFET Q1, Q2 и индуктивностью L1. В выходном фильтре использованы керамические конденсаторы с диэлектриком COX. Вход EXTVCC микросхемы U1 подключен к шине GND, поэтому потенциал этого вывода относительно VOUT– равен 12 В. При необходимости иметь сигнал «Питание в норме», следует использовать внешний источник напряжения VEXT с опорным уровнем GND. Управляющие и интерфейсные сигналы микросхемы LTC3896, включая RUN, PGOOD и PLLIN, привязаны к уровню системной «земли», и поэтому не требуют схем сдвига уровней в системах, управляемых внешним процессором.

Подробные рекомендации по расчету минимально допустимых напряжений и токов компонентов, окружающих LTC3896, содержатся в техническом описании микросхемы. Для грубой оценки величин коэффициента заполнения (D), среднего тока индуктивности (IL) и напряжения на MOSFET (VDS) можно использовать следующие расчетные формулы:

Универсальность LTC3896 иллюстрируется демонстрационной схемой DC2447A [1]. С ее помощью разработчики могут исследовать множество функций этого контроллера, включая синхронизацию от внешнего генератора и возможность использования внешнего линейного регулятора для снижения тепловой нагрузки на микросхему при высоких выходных напряжениях, а также оценить простоту решений, позволяющих получить выходные напряжения –5 В или –3.3 В.

Высоковольтный высокоэффективный преобразователь положительного напряжения в отрицательное
Рисунок 2. Зависимость КПД от тока нагрузки для схемы
на Рисунке 1 при выходном напряжении –12 В.
Максимальный ток нагрузки равен 5 А.

На Рисунке 2 изображена зависимость КПД от тока нагрузки при различных входных напряжениях. Тепловая карта платы преобразователя во время работы показана на Рисунке 3.

Высоковольтный высокоэффективный преобразователь положительного напряжения в отрицательное
Рисунок 3. Тепловое изображение демонстрационной платы DC2447A, полученное
при входном напряжении 36 В, выходном напряжении –12 В и выходном
токе 5 А. Справа показано расположение элементов на печатной плате.

Заключение

LTC3896 – это высокоинтегрированный контроллер, разработанный специально для преобразования положительного напряжения в отрицательное. Основанные на этом контроллере решения отличаются высоким КПД и очень низким током потребления, что крайне важно для систем с батарейным питанием. Исключительная универсальность микросхемы основана на программируемой частоте переключения, широком диапазоне входных напряжений до 150 В и высоком максимальном выходном напряжении –60 В. Устройство упрощает разработку автомобильных и промышленных источников питания, сигналы управления которыми привязаны к уровню «земли».

Ссылки

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: High Voltage, High Efficiency Positive to Negative Converter

Цена LTC3896LTC3896 на РадиоЛоцман.Цены — от 368 до 502 руб.
5 предложений от 3 поставщиков
ПоставщикПроизводительНаименованиеЦена
ЭИКLinear TechnologyLTC3896EFE#PBFот 368 руб.
ЭлитанAnalog DevicesLTC3896HFE#TRPBF502 руб.
ДКО ЭлектронщикLinear TechnologyLTC3896IFE#PBFпо запросу
CR2032PH — батарейка повышенной емкости от Fanso
Прибор контроля промышленного оборудования с беспроводными и проводными интерфейсами
Срезы ↓
Новая Инженерная Школа
Новая Инженерная Школа
Курсы и семинары для инженеров, технологов, разработчиков и конструкторов предприятий приборостроения.
Рейтинг@Mail.ru