基于LM5036“智能”型半橋DC/DC電源設計方案

LM5036是一款高度集成化的半橋PWM控制器，集成了輔助偏置電源，為電信，數(shù)據(jù)通信，工業(yè)電源轉(zhuǎn)換器提供高功率密度解決方案。LM5036包含使用電壓模式控制實現(xiàn)半橋拓撲功率轉(zhuǎn)換器所需的所有功能。 該器件適用于隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器的初級側(cè)，輸入電壓高達100V。與傳統(tǒng)半橋及全橋控制器相比，LM5036有著自身不可替代的優(yōu)勢：

集成輔助偏置電源，為LM5036及原邊和副邊元器件供電，無需外部輔助電源，減少電路板尺寸和成本，有助于實現(xiàn)高功率密度和良好的熱可靠性。

增強的預偏置啟動性能可實現(xiàn)負載帶壓啟動時，輸出電壓的單調(diào)遞增并避免倒灌電流。

通過脈沖匹配改善了逐周期電流限制，從而在輸入電壓范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻的輸出電流限制水平，并且還可以防止變壓器飽和。

為此從控制器應用角度出發(fā)，我們設計基于LM5036控制器的典型應用電路。評估板LM5036EVM-264采用以下的設計指標，在LM5036數(shù)據(jù)手冊的設計實例部分，也采用了同一個設計電路進行說明。

下圖為LM5036評估版的設計原理圖及功能說明。

原理圖上部是半橋隔離電路及副邊同步整流電路。中間部分是Fly-buck結(jié)構的輔助電源部分。

Fly-buck在原邊產(chǎn)生的電源（1）用于給LM5036供電。在副邊產(chǎn)生的電源Vaux2（2）給副邊的元器件進行供電，例如運算放大器，光耦，隔離驅(qū)動等。如前面在預偏置啟動部分的介紹，Vaux2同時參與了預偏置啟動過程，作為一個溝通原邊和副邊的一個使能信號。

LM5036 REF引腳（4）是一個5V的電壓輸出，帶有39mA的驅(qū)動能力。在LM5036評估板的設計中，REF輸出用于給隔離驅(qū)動UCC21225A及光耦在原邊的供電。在其他設計中REF還可以用于給版上其他IC或器件進行供電。

LM5036的雙路PWM（5）輸出帶有2A的驅(qū)動能力，在評估板設計中直接驅(qū)動半橋的功率管而不需要額外的驅(qū)動電路。

LM5036的雙路同步整流SR輸出，通過隔離驅(qū)動來驅(qū)動副邊的同步整流管。在輸入電壓較低的應用中，同步整流可以提到效率。

LM5036的輸入引腳VIN可以直接連接到最大100V的電壓輸入（6）。在需要大于100V輸入的應用中，LM5036也可以通過連接電路的配置支持大于100V的應用場景。

原理圖中標識（7）部分配有跳線對LM5036的ON/OFF引腳的外圍電路進行選擇，從而配置LM5036在錯誤清除時，工作在鎖死或是自動啟動狀態(tài)。

在LM5036的EVM板級分布也比較清晰，如下圖所示，包括輸入濾波部分，半橋拓撲架構和二次側(cè)整流部分，集成輔助源部分，以及副邊反饋的反饋回路部分。整體設計輸入電壓48V，輸出電壓12V，滿載電流8A；在整個EVM 設計文檔中，有著詳細設計流程，以及相關的測試波形。本文著重介紹一些典型測試波形以及在設計中的一些計算文檔用來提高設計計算效率。

下圖即為LM5036評估板的效率曲線圖?？梢钥吹郊幢阍谳p載范圍內(nèi)，該評估板也可達到較高的效率及較為平滑的效率曲線。在輸入電壓較低時，可以達到更高的占空比，有助于效率的提升。

對于LM5036的預偏置啟動功能：

下圖是預偏置啟動的測試波形。測試條件為輸入48V，啟動時輸出端帶有2V的電壓（4通道波形）。藍色波形為原邊開關波形，綠色為輸出電壓，黃色為輸出電感電流。可以看到，輸出電壓在帶有2V的預偏置時，啟動后可以達到單調(diào)上升，沒有下跌或過沖的輸出。

LM5036EVM 預偏置啟動測試

在整個LM5036EVM-264 評估板設計環(huán)節(jié)，除此之外，還有很多的測試波形，例如輸出電壓紋波，負載動態(tài)測試，靜態(tài)電壓電流以及開關節(jié)點測試等等很多的測試項。整體而言LM5036作為DC/DC隔離電源控制器，在半橋設計，全橋應用等領域有著得天獨厚的優(yōu)勢，隨著市場電源產(chǎn)品的發(fā)展，在越來越高的功率密度，越來越高的可靠性要求下，LM5036是一款非常不錯的隔離電源應用選擇。利用本文所提到的典型LM5036設計應用技巧，可大大節(jié)省研發(fā)時間，提高設計效率。

審核編輯：郭婷