采用降壓型控制器產(chǎn)生負電壓

Victor Khasiev

Analog Devices 公司

引言

負電壓被用于為汽車信息娛樂系統(tǒng)中數(shù)量越來越多的 LCD 顯示屏供電。同樣，在工業(yè)和鐵路環(huán)境中，負電壓軌可滿足儀表和監(jiān)視應(yīng)用的需要。在所有的情況下，負電壓軌均必須用正電源產(chǎn)生，但是正至負 IC 不像降壓型控制器那樣容易獲得。制造商不太可能擁有經(jīng)過測試的合格負輸出轉(zhuǎn)換器，卻很可能已經(jīng)有了一些經(jīng)過核準的降壓型控制器，例如 LTC3892 雙輸出控制器。為避免因測試專用負輸出轉(zhuǎn)換器招致額外的耗時和成本，可使用 LTC3892 雙輸出降壓型控制器以 ?uk 拓撲產(chǎn)生負輸出電壓。

雙輸出轉(zhuǎn)換器：–12 V/3 A 和 3.3 V/10 A

LTC3892 是一款雙輸出控制器，其中一個輸出可用于提供一個正電壓，而另一個通道則用于產(chǎn)生一個負電壓，如圖 1 所示。這款解決方案的輸入電壓范圍為 6 V 至 40 V，其中 VOUT1 等于 3.3 V (10 A)，VOUT2 等于 –12 V (3 A)。VOUT1 配置為直通式降壓型轉(zhuǎn)換器拓撲，具有功率鏈路組件 Q2、Q3、L1，以及輸出濾波電容器。將輸出設(shè)定為 3.3 V 無需在 VFB 引腳上布設(shè)分壓器 (直接連接至輸出)，因為 LTC3892-2 具有固定的 3.3 V 或 5 V 輸出 (分別通過將 VPRG1 接地或連接至 INTVCC 來設(shè)定)。

圖 1.一款用于產(chǎn)生正電壓和負電壓的解決方案。VOUT1 為 3.3 V (10 A)，VOUT2 為 –12 V (3 A)

VOUT2 是一個負輸出電壓 (相對于 GND)。運放 U2 (LT1797) 連線為一個差分放大器，用于檢測該負電壓并將其調(diào)整為 LTC3892 誤差放大器 (EA) 的 0.8 V 基準。在這一方法中，LTC3892 的EA 和這個運放均參考于系統(tǒng)GND，從而簡化了電源控制和功能。用于設(shè)定負輸出電壓的種子公式為：

VOUT2 采用異步 ?uk 拓撲，并包括功率鏈路組件 Q1、D1、L2 和輸出濾波電容器。?uk 拓撲在其他技術(shù)文獻中有廣泛涉及，所以這里就不詳細介紹了。功率鏈路組件上承受的應(yīng)力可用下面的公式概括：

這款解決方案的評估采用了 DC2727A 演示板，圖 2 示出了 VOUT2 效率。另外，這種方法在我們 LTC3892-2 的 LTspice? 仿真模型中也是可用的。

圖 2.在 14 V 輸入時負輸出 (VOUT2) 的效率

結(jié)論

LTC3892 是一款通用和靈活的控制器，雖然在表面上是專為同步降壓型轉(zhuǎn)換而設(shè)計的，但是它也可在 ?uk 拓撲中使用，為汽車、工業(yè)和其他應(yīng)用產(chǎn)生正電壓和負電壓。

作者簡介

Victor Khasiev 是 Analog Devices 的一名高級應(yīng)用工程師。Victor 在電力電子 (包括 AC/DC 和 DC/DC 轉(zhuǎn)換) 方面具備豐富的經(jīng)驗。他擁有兩項專利，并撰寫了多篇文章。這些文章有關(guān) ADI 半導體器件在汽車和工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。文章的內(nèi)容涵蓋升壓、降壓、SEPIC、正壓至負壓、負壓至負壓、反激式和正激式轉(zhuǎn)換器、以及雙向備份電源。他的專利為高效功率因數(shù)校正解決方案和先進柵極驅(qū)動器方面。Victor 樂于為 ADI 客戶提供支持，解答有關(guān) ADI 產(chǎn)品的問題，設(shè)計和驗證電源原理圖，排布印刷電路板，故障排查，并參與測試最終系統(tǒng)。聯(lián)系方式：victor.khasiev@analog.com。