Радиолоцман Электроника en
расширенный поиск +
  

27-04-2018

Изолированный обратноходовой преобразователь с выходным напряжением 1000 В

Analog Devices » LT8304-1

Журнал РАДИОЛОЦМАН, январь 2018

George Qian, Michael Wu, Analog Devices

Design Note 1047

Введение

Изолированные обратноходовые преобразователи используются в автомобильных, промышленных медицинских и телекоммуникационных приложениях, источники питания которых должны быть надежными, простыми в использовании, высоковольтными и изолированными, способными обеспечивать отличное качество стабилизации во всех диапазонах нагрузок, входных напряжений и температур. Специально оптимизированная для высоковольтных приложений микросхема обратноходового преобразователя LT8304-1, не требующая оптической изоляции цепи обратной связи, способна обеспечить выходные напряжения до 1000 В.

Традиционно для прямого измерения высокого выходного напряжения в цепи обратной связи приходится использовать громоздкий высоковольтный делитель напряжения, а также оптрон для передачи сигнала обратной связи через изолирующий барьер. Из-за того, что максимальное рабочее напряжение резисторов типоразмера 1206 равно 200 В, делитель получается очень объемным. Например, для измерения напряжения 1000 В требуется, по меньшей мере, шесть резисторов 1206, плюс небольшой резистор в нижнем плече делителя.

Преобразователь входного напряжения 4…28 В в напряжение 1000 В/15 мА

Отличительной особенностью микросхемы обратноходового преобразователя LT8304-1 является небольшое количество необходимых внешних компонентов. На Рисунке 1 показана законченная схема, преобразующая напряжение от 4 В до 28 В в напряжение 1000 В при максимальном токе нагрузки 15 мА. Значение допустимого выходного тока увеличивается с ростом входного напряжения, достигая 13 мА, когда входное напряжение становится больше 24 В. Способность LT8304-1 измерять выходное напряжение с помощью сигнала, снимаемого с первичной обмотки трансформатора, делает ненужными как громоздкий делитель напряжения, так и оптическую развязку.

Изолированный обратноходовой преобразователь с выходным напряжением 1000 В
Рисунок 1. Законченный изолированный обратноходовой преобразователь
входного напряжения 4…28 В в напряжение 1000 В/15 мА.

Подробное руководство по расчету допустимых напряжений и токов компонентов, окружающих LT8304-1, можно найти в техническом описании микросхемы. Примечательно, что в этом 1000-вольтовом решении используется трансформатор с тремя разделенными вторичными обмотками. Отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичных обмоток равно 1:10:10:10, а не 1:30, как было бы в случае одной вторичной обмотки. Трансформатор 1:10:10:10 позволяет распределить высокое выходное напряжение между тремя высоковольтными выходными диодами и тремя высоковольтными конденсаторами. При этом требования к максимально допустимому напряжению отдельных компонентов снижаются втрое, давая больше возможностей для выбора выходных диодов и выходных конденсаторов.

Изолированный обратноходовой преобразователь с выходным напряжением 1000 В
Рисунок 2. Зависимость КПД схемы на Рисунке 1 от тока
нагрузки при различных входных напряжениях.

На Рисунке 2 представлены графики зависимости КПД от тока нагрузки для различных входных напряжений. Пиковый КПД обратноходового преобразователя достигает 90.5%. Даже без оптоизолятора качество стабилизации остается хорошим при разных входных напряжениях, и, как видно из Рисунка 3, характеризуются типовыми значениями от 2% до 3%.

Изолированный обратноходовой преобразователь с выходным напряжением 1000 В
Рисунок 3. Зависимость выходного напряжения схемы на Рисунке 1
от тока нагрузки при различных входных напряжениях.

Преобразователь входного напряжения 4…18 В в напряжение 800 В/10 мА

Изолированный обратноходовой преобразователь с выходным напряжением 1000 В
Рисунок 4. Законченный изолированный обратноходовой преобразователь
входного напряжения 4…18 В в напряжение 800 В/10 мА.

Схема, преобразующая напряжение от 4 В до 18 В в напряжение 800 В при максимальном выходном токе 10 мА, представлена на Рисунке 4. Пиковый КПД этого обратноходового преобразователя достигает 88.2% при входном напряжении 18 В и токе нагрузке 10 мА. Графики зависимости КПД от тока нагрузки для различных входных напряжений изображены на Рисунке 5, а Рисунок 6 позволяет судить о высоком качестве стабилизации выходного напряжения. Для этой схемы, так же как и для первой, требуется немного компонентов.

Изолированный обратноходовой преобразователь с выходным напряжением 1000 В
Рисунок 5. Зависимость КПД схемы на Рисунке 4 от тока нагрузки
при различных входных напряжениях.
 
Изолированный обратноходовой преобразователь с выходным напряжением 1000 В
Рисунок 6. Зависимость выходного напряжения схемы на Рисунке 4 от
тока нагрузки при различных входных напряжениях.

Заключение

Простая в использовании монолитная микросхема микромощного изолированного обратноходового преобразователя LT8304-1 оптимизирована для приложений с высоким выходным напряжением. Получая информацию об изолированном выходном напряжении непосредственно из формы сигнала на первичной обмотке трансформатора, можно без использования делителей выходного напряжения или оптронов создавать законченные решения с высоким качеством стабилизации. Выходное напряжение легко программируется с помощью двух внешних резисторов и необязательного третьего резистора температурной компенсации. Граничный режим работы дает возможность, используя малогабаритные трансформаторы, обеспечивать отличную стабилизацию выходного напряжения по току нагрузки. Микросхема выпускается в 8-выводном корпусе SOIC со сниженным тепловым сопротивлением, в котором интегрированы 150-вольтовый DMOS силовой ключ с допустимым током 2 А и высоковольтная схема управления. LT8304-1 работает при входных напряжениях от 3 В до 100 В и способна отдавать в изолированную нагрузку выходную мощность до 24 Вт.

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: 1000V Output, No-Opto Isolated Flyback Converter

Цена LT8304LT8304 на РадиоЛоцман.Цены — от 1 006 до 619 руб.
Импульсный обратноходовой DC-DC стабилизатор, регулируемый, 3В-100В вход, 150В/2A DMOS коммутация
ПоставщикПроизводительНаименованиеЦена
ЭлитанAnalog DevicesLT8304ES8E1 006 руб.
5 элементLinear TechnologyLT8304ES8E-1#PBFот 1 035 руб.
XCom-ShopОтветвитель DKC LT8304 R-300 (DKC LT8304)5 386 руб.
XComSpbОтветвитель DKC LT8304 R-300 (DKC LT8304)5 386 руб.
РИВ ЭлектрониксLinear TechnologyLT8304ES8E#PBF619 руб.
Все 12 предложений от 10 поставщиков »
Срезы ↓
Осциллограф Rohde Schwarz RTB2002
Осциллограф Rohde&Schwarz RTB2002
Цена: от 128 тыс. руб.
Доставка: Россия
Тепловизор Fluke TiX580
Тепловизор Fluke TiX580
Диапазон измеряемых температур: от 20 до +800 °C
Цена: от 1 458 000 руб.
Доставка: Россия
Датчики влажности и температуры ДВТ-03
Датчики влажности и температуры ДВТ-03
Цена: от 3 168 руб.
Доставка: Россия и страны СНГ
Рейтинг@Mail.ru