Введение
Высоковольтные контроллеры понижающих DC/DC преобразователей, такие как LTC3890 (сдвоенный) и LTC3891 (одноканальный), популярны в автомобильных приложениях благодаря чрезвычайно широкому диапазону входных напряжений от 4 В до 60 В, позволяющему исключить из схемы снабберные цепи и ограничители бросков напряжения. Эти контроллеры также хорошо подходят для 48-вольтовых телекоммуникационных приложений, где не требуется гальваническая развязка.
В типичных приложениях для этих контроллеров напряжение питания микросхемы (INTVCC) обеспечивается встроенным LDO регулятором. Этот LDO вырабатывает 5 В из входного напряжения до 60 В для смещения схемы управления и управления затворами мощных полевых транзисторов. Несмотря на свою простоту, эта встроенная схема смещения может быть неэффективной. В устройствах, где входное напряжение постоянно высокое, например, в 48-вольтовых телекоммуникационных приложениях, потери мощности могут быть значительными. Уменьшение потерь мощности при преобразовании напряжения смещения может повысить КПД, а также снизить рабочую температуру корпуса контроллера.
Использование EXTVCC для повышения КПД
Одной из привлекательных особенностей контроллеров LTC3890 и LTC3891 является наличие входа внешнего напряжения питания (EXTVCC). Это вход второго встроенного LDO регулятора, который может быть использован для смещения микросхемы. Когда входное напряжение постоянно высокое, эффективнее понижать выходное напряжение преобразователя и подавать его на вход EXTVCC, а не получать 5 В INTVCC путем понижения высокого входного напряжения.
На Рисунке 1 показана блок-схема этого решения. Если выходное напряжение выше 4.7 В, выход можно напрямую подключить к выводу EXTVCC микросхемы. Однако для выходных напряжений ниже 4.7 В требуется дополнительная схема, описанная в следующем разделе.
 |
|
| Рисунок 1. | Блок-схема, показывающая внешнее смещение. |
Удвоитель напряжения для выходных напряжений ниже 4.7 В
Когда напряжение на выходе контроллера ниже 4.7 В, его необходимо повысить, чтобы обеспечить работу встроенного LDO регулятора. Если выходное напряжение выше 2.5 В, эту проблему решает простой удвоитель напряжения. Если же выходное напряжение ниже 2.5 В, можно использовать схему на основе мультивибратора.
На Рисунке 2 показано простое и недорогое решение для выходных напряжений от 2.5 В до 4.7 В. Это схема удвоителя напряжения на основе небольших p- и n-канальных MOSFET Q1 и Q2. Затворы этих транзисторов управляются драйвером затвора нижнего MOSFET контроллера (вывод BG). При высоком уровне на выходе BG транзистор Q2 включен, Q1 выключен, и конденсатор C1 заряжается от выходного напряжения через диод D1. При низком уровне на выходе BG транзистор Q2 выключен, Q1 включен, и конденсатор C1 подает на EXTVCC напряжение, близкое к 2×VOUT.
 |
|
| Рисунок 2. | Удвоитель напряжения обеспечивает внешнее смещение от напряжения VOUT в диапазоне от 2.5 В до 4.7 В. |
 |
|
| Рисунок 3. | При выходных напряжениях ниже 2.5 В используется повышающая схема на основе автоколебательного мультивибратора. |
На Рисунке 3 показано решение для напряжений ниже 2.5 В. Схема состоит из автоколебательного мультивибратора на базе транзисторов Q1 и Q2 и повышающего каскада на основе n-канального MOSFET Q3 и дросселя L1. Q1 и Q2 получают смещение от INTVCC, а выходное напряжение VOUT ступенчато повышается до 5 В, которые подаются на EXTVCC. Для минимизации электромагнитных излучений частота f мультивибратора выбрана равной 50 кГц. Ширина импульса определяется соотношением сопротивлений резисторов R1 и R2 согласно следующим выражениям:
Заключение
КПД контроллеров DC/DC преобразователей с высокими входными напряжениями можно значительно повысить, используя для питания микросхемы выходное напряжение контроллера вместо создания напряжения смещения с помощью внутреннего LDO регулятора. Если входные напряжения выше 30 В, повышение КПД на 2-3% достигается при использовании схемы удвоителя напряжения для получения выходного напряжения 3.3 В при токе 5 А (см. Рисунок 4). Аналогичное повышение КПД показано для преобразователя со схемой на основе мультивибратора, обеспечивающего выходное напряжение 1.8 В при токе 7 А.
 |
|
| Рисунок 4. | Улучшение КПД в преобразователях с микросхемами LTC3890/LTC3891. |
Купить LTC3890 на РадиоЛоцман.Цены
