Простой DC/DC преобразователь увеличивает располагаемую мощность в системе с двумя напряжениями питания

Схема на Рисунке 1 демонстрирует способ увеличения мощности, доступной от источника питания 5 В с ограничением по току, путем добавления мощности от источника питания –5 В. DC/DC преобразователь вырабатывает одно выходное напряжение 12 В, 150 мА (1.8 Вт), используя два стабилизированных и ограниченных по току входных источника с напряжениями 5 В, 300 мА (1.5 Вт) и –5 В, 300 мА (1.5 Вт). Поскольку на входе используется двуполярный источник питания, чтобы избежать проблем с землей системы, выбран вариант схемы с обратноходовой топологией. Измеренное выходное напряжение, сдвинутое по уровню с помощью p-n-p транзистора Q₁, привязывает сигнал обратной связи к отрицательному входному напряжению. Рассчитать сопротивление резистора делителя обратной связи можно по формуле

где

R₁ – базовый резистор транзистора Q₁,
R₄ – коллекторный резистор транзистора Q₁,
V_BE – напряжение база-эмиттер транзистора Q₁,
V_REF – опорное напряжение обратной связи импульсного регулятора.

Рисунок 1.	Объединение двух источников питания противоположной полярности позволяет увеличить располагаемую мощность обратноходового регулятора.

Для упрощения схемы в обратноходовом преобразователе на Рисунке 1 используется микросхема импульсного стабилизатора LT1946. Допустимое напряжение микросхемы стабилизатора должно быть больше, чем максимальное напряжение, коммутируемое обратноходовым преобразователем, которое рассчитывается по формуле

где

N – отношение витков обмоток трансформатора T₁,
V_SPIKE – выброс напряжения,
V_IN1 – положительное входное напряжение,
V_IN2 – отрицательное входное напряжение,
V_OUT – выходное напряжение.

Следует также учитывать, что входной конденсатор и вход DC/DC регулятора должны выдерживать максимальное входное напряжение 10 В, полученное в результате расчета +V_IN1(MAX) + |–V_IN2(MAX)|. В аварийной ситуации, например, при коротком замыкании на входе или выходе, стабилитрон D₂ формирует порог блокировки при пониженном напряжении, чтобы отключать LT1946 всякий раз, когда либо входной источник находится в состоянии ограничения тока, либо входное напряжение (+V_IN1 + |–V_IN2|) падает ниже 6 В, чтобы помочь восстановить входное питание после устранения неисправности. В системе с двумя ограниченными по току источниками питания можно преобразовать энергию этих двух источников, получив один источник с большей выходной мощностью, чем у любого из двух входных. Обратноходовая топология, основанная на микросхеме LT1946, позволяет просто решить проблемы заземления и обратной связи, присущие источникам питания с двумя входами. Разделение энергии между двумя источниками входного напряжения не только увеличивает выходную мощность, но и повышает общую гибкость системы.

Материалы по теме

1. Datasheet Linear Technology LT1946