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稳压器/整流器 |
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外开扁平的同步、两相升压型转换器提供200W和98%效率 |
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作者：凌力尔特 Victor Khasiev |
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引言
汽车的音频放大器需要一个既高效又紧凑的高功率升压转换器。如抑制热耗散并避免采用笨重而昂贵的散热器，则高效率将是不可或缺的。LT3782A是一款两相同步PWM控制器，因而能够造就一个可实现98%效率的外形扁平、高功率升压电源。
一款可从汽车电池提供 24V 输出 (在 8.5A 连续电流、10.5A 峰值电流条件下) 的升压型转换器图 1 示出了一款可从一个 8.5V 至 18V 输入电压范围产生 24V 输出的升压型转换器。输出功率为 200W图 1：基于 LT3782A 的同步升压型转换器 (VOUT = 24V/8.5A，VIN = 8.5V 至 18V)(连续) 和 250W (对于短脉冲负载)，对应于 8.5A 连续
电流和 10.5A 脉动电流。
该电路包括三个主要部分。其中两个是相位相错的功率链路，而第三个则是控制电路。
每个功率链路包括一个电感器、两个开关 MOSFET、一个同步 MOSFET 和一个输出容性滤波器。采用并联的方式将输出滤波器连接在一起。肖特基二极管 D1和 D2 在死区时间里提高了效率。
图 1：基于 LT3782A 的同步升压型转换器 (VOUT = 24V/8.5A，VIN = 8.5V 至 18V)
控制电路可以进一步划分为三个部分：基于 LT3782A 的 PWM 功能电路 (U1) 和两个基于 LTC4440-5 的高端驱动器 (U2 和 U3)。一个基于 Q7 的线性前置稳压器负责产生 U2 和 U3 所需的偏置电压。这种方法允许采用逻辑电平 MOSFET 以尽量减少栅极损耗。
控制电路的核心部分是 LT3782A。这款两相 PWM 控制器具有低端栅极信号和用于高端栅极控制的对应同步信号。通过使两个电路异相 180° 运行来使控制信号交错。这种采用准确信道至信道均流的两相方法最大限度地减小了功率链路组件上所承受的电应力和热应力，并降低了 EMI。采用 LTC4440-5 作为一个高端驱动器可实现高频开关操作。
性能结果
该转换器旨在获得高效率和扁平的外形，这两个目标它都成功地实现了，效率达到了 98% (图 2)，而最大组件高度仅为 10.5mm。在整个输入电压和输出电流范围内的输出电压调节性能优于 2%。图 3 示出了其对于一个 3A 阶跃负载的瞬态响应。
图 2：效率与 IOUT 的关系曲线 (从图 1 中的电路获得)
图 3：图 1 所示电路对一个 3A 负载阶跃的瞬态响应
基本计算和组件选择
本节将说明如何初步选择合适的电感器和 MOSFET。如欲了解损耗的详细计算和转换器效率评估，可查阅 Robert W. Erickson 撰写的《Fundamentals of Power Electronics》(第二版)。
对于 CCM 操作，低电压条件下的最大占空比可由下式求出： 
平均电感器电流和峰值电流可采用下式来计算：
流过开关 MOSFET 的峰值电流等于 IL(PEAK)，而 MOSFET 电流的 RMS 值为：
流过同步 MOSFET 的峰值电流等于 IL(PEAK)，而 RMS MOSFET 电流值为：
应拟订合适的 MOSFET 额定值，以处理输出电压加上 20% 至 30% 的峰值空间。
结论
基于 LT3782A 的两相同步升压型转换器在一个宽输入电压范围内提供了高效率、卓越的瞬态响应、以及极佳的电压和负载调节性能。由于这款转换器具有高功率、高效率和低组件高度，因而使其能够安放于汽车环境中常见的紧凑空间里。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(6/1/2009) |
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