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.
 |
||
| 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.
 |
||
| 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%.
 |
||
| 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
 |
||
| 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.
 |
||
| Рисунок 5. | Зависимость КПД схемы на Рисунке 4 от тока нагрузки при различных входных напряжениях. |
|
 |
||
| 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.
Купить LT8304 на РадиоЛоцман.Цены
