高性能有源箝位正激式控制器專為高達(dá)100V輸入而設(shè)計(jì)

LT?3752、LT3752-1 和 LT3753 是高度集成的高性能有源箝位正激式控制器，可最大限度地減少外部組件數(shù)量、解決方案尺寸和成本。其中兩個(gè)控制器 LT3752 和 LT3753 專為高達(dá) 100V 的輸入而設(shè)計(jì)，而 LT3752-1 專為輸入電壓大于 100V 的應(yīng)用而設(shè)計(jì) — 適合于高壓汽車電池和離線隔離電源、工業(yè)、汽車和軍事系統(tǒng)。所有產(chǎn)品都為單IC輸出功率水平提供緊湊、多功能和高效的解決方案，功率水平高達(dá)400W。堆疊式轉(zhuǎn)換器輸出串聯(lián)支持更高的功率水平。

無(wú)光模式操作通過(guò)精確的可編程伏秒箝位進(jìn)行調(diào)節(jié)

圖 1 示出了一款完整的 150W 正激式轉(zhuǎn)換器，由于 LT3752 具有準(zhǔn)確的可編程伏秒箝位功能，因此無(wú)需光耦合器。對(duì)于在連續(xù)導(dǎo)通模式下工作的正激轉(zhuǎn)換器，輸出電壓為 V外= V在? N ? D，其中 V在是輸入電壓，N是次級(jí)與初級(jí)匝數(shù)比，D是占空比。LT3752、LT3752-1 和 LT3753 的 OUT 引腳上的占空比箝位反向跟蹤 V在保持恒定的 V外超過(guò)輸入電壓范圍。

圖1.150W 正激式轉(zhuǎn)換器，無(wú)光電模式

在有源伏秒箝位方案中，精度為 V外很大程度上取決于伏秒鉗位的精度。競(jìng)爭(zhēng)電壓箝位解決方案使用從系統(tǒng)輸入端連接的外部RC網(wǎng)絡(luò)來(lái)觸發(fā)內(nèi)部比較器門限。RC方法的精度受到外部電容誤差、RC時(shí)間常數(shù)與IC開(kāi)關(guān)周期之間的器件間不匹配、內(nèi)部比較器閾值誤差以及低輸入電壓充電非線性的影響。

為確保器件之間的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，LT3752、LT3752-1 和 LT3753 具有經(jīng)過(guò)修整的定時(shí)電容器和比較器門限。圖 2 顯示 V外與各種輸入電壓的負(fù)載電流的關(guān)系。

圖2.不同輸入電壓下的輸出電壓與負(fù)載電流的關(guān)系

如果設(shè)置占空比箝位的電阻器開(kāi)路，該器件會(huì)立即停止開(kāi)關(guān)，從而防止器件在沒(méi)有伏秒箝位的情況下運(yùn)行。

集成內(nèi)務(wù)管理反激式控制器

LT3752 / LT3752-1 包括一個(gè)用于產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)務(wù)管理電源的內(nèi)部恒定頻率反激式控制器。內(nèi)務(wù)管理電源可以有效地為初級(jí)和次級(jí)IC提供偏置，無(wú)需從主正激變壓器的輔助繞組產(chǎn)生偏置電源，從而顯著降低變壓器的復(fù)雜性、尺寸和成本。

內(nèi)務(wù)供應(yīng)可用于超速驅(qū)動(dòng) INTV抄送引腳從部件外部獲取電源，提高效率，提供額外的驅(qū)動(dòng)電流并優(yōu)化 INTV抄送水平。內(nèi)務(wù)管理電源還允許在主正激式轉(zhuǎn)換器開(kāi)始開(kāi)關(guān)之前偏置至任何次級(jí)側(cè) IC。這樣就無(wú)需在次級(jí)側(cè)使用外部啟動(dòng)電路。

精密欠壓鎖定和軟啟動(dòng)

精準(zhǔn)的 LT3752 / LT3752-1 欠壓閉鎖 （UVLO） 功能可用于電源排序或啟動(dòng)過(guò)流保護(hù) — 只需將一個(gè)電阻分壓器從 V 施加到 UVLO 引腳在供應(yīng)。

UVLO 引腳具有可調(diào)輸入遲滯，允許 IC 在接合軟停止之前抵抗輸入電源壓降。在軟停止期間，轉(zhuǎn)換器在折回開(kāi)關(guān)頻率、伏秒箝位和 COMP 引腳電壓時(shí)繼續(xù)開(kāi)關(guān)。LT3752、LT3752-1 和 LT3753 在 UVLO 引腳 — V 處具有一個(gè)約 400mV 的微功率停機(jī)門限在靜態(tài)電流降至 40μA 或更低。

在軟啟動(dòng)引腳（SS1和SS2）上增加電容可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)功能，從而降低峰值輸入電流，并防止在啟動(dòng)或從故障狀態(tài)恢復(fù)期間輸出電壓過(guò)沖。SS1/2引腳通過(guò)降低電流限值和開(kāi)關(guān)頻率來(lái)降低浪涌電流，允許輸出電容逐漸充電至其最終值。

關(guān)斷帶軟停止

在軟起動(dòng)啟動(dòng)的反轉(zhuǎn)中，LT3752 / LT3752-1 和 LT3753 能夠在停機(jī)期間逐漸對(duì) SS1 引腳放電 （軟停止）。圖3顯示了圖5所示轉(zhuǎn)換器的關(guān)斷波形。如果沒(méi)有軟停止，自驅(qū)動(dòng)同步整流器反饋將電容能量傳輸?shù)匠跫?jí)，可能導(dǎo)致關(guān)斷振蕩并損壞初級(jí)側(cè)的組件。

圖3.圖5中沒(méi)有軟停止的電路關(guān)斷波形顯示振蕩。

圖4顯示了帶軟停止的關(guān)斷波形。轉(zhuǎn)換器在折返開(kāi)關(guān)頻率、伏秒箝位和 COMP 引腳電壓時(shí)繼續(xù)開(kāi)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)干凈關(guān)斷。

圖4.圖5中電路的關(guān)斷波形顯示軟停止工作

電流模式控制

LT3752 / LT3752-1 和 LT3753 采用一種電流模式控制架構(gòu)來(lái)增加電源帶寬，并在整個(gè)電壓模式控制器上對(duì)線路和負(fù)載瞬變的響應(yīng)。與電壓模式控制架構(gòu)相比，電流模式控制需要的補(bǔ)償元件更少，因此更容易補(bǔ)償各種工作條件。對(duì)于在連續(xù)模式下工作且占空比高于 50% 時(shí)，所需的斜率補(bǔ)償可通過(guò)單個(gè)電阻器進(jìn)行設(shè)置。

可編程功能簡(jiǎn)化優(yōu)化

LT3752 / LT3752-1 和 LT3753 包括許多可編程功能，因而允許設(shè)計(jì)人員針對(duì)特定應(yīng)用優(yōu)化這些功能。例如，各種柵極信號(hào)之間的可編程延遲可用于防止交叉?zhèn)鲗?dǎo)并優(yōu)化效率。每個(gè)延遲可由單個(gè)電阻器設(shè)置。

主 MOSFET 的可編程導(dǎo)通電流尖峰消隱（自適應(yīng)前沿消隱和可編程擴(kuò)展消隱）大大提高了轉(zhuǎn)換器的抗擾度。在柵極上升期間以及之后的某個(gè)時(shí)間，連接到MOSFET源極的電流檢測(cè)電阻中會(huì)產(chǎn)生噪聲。這種噪聲會(huì)使檢測(cè)比較器誤跳閘，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)提前關(guān)斷。這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)解決方案是使用超大的RC濾波器來(lái)防止誤跳閘，但可編程導(dǎo)通尖峰消隱可以消除對(duì)額外RC濾波器的需求。

工作頻率可在 100kHz 至 500kHz 范圍內(nèi)設(shè)置，利用單個(gè)電阻器從 RT 引腳到地，或通過(guò) SYNC 引腳同步至一個(gè)外部時(shí)鐘?？烧{(diào)工作頻率允許將其設(shè)置在特定頻段之外，以適應(yīng)對(duì)頻譜噪聲敏感的應(yīng)用。

36V–72V 輸入、5V/20A 正激式轉(zhuǎn)換器

圖5所示為一個(gè)5V、20A輸出轉(zhuǎn)換器，采用36V–72V輸入。有源復(fù)位電路由一個(gè)小的P溝道MOSFET M2和一個(gè)復(fù)位電容組成。MOSFET M2 用于在 M1 MOSFET 關(guān)斷時(shí)的復(fù)位期間將復(fù)位電容連接到變壓器 T1 初級(jí)繞組兩端。復(fù)位電容兩端的電壓隨占空比自動(dòng)調(diào)整，以在所有工作條件下提供完整的變壓器復(fù)位。

圖5.5V/20A正激式轉(zhuǎn)換器，采用36V至72V輸入

此外，有源復(fù)位電路將復(fù)位電壓整形為方波，適合驅(qū)動(dòng)次級(jí)同步MOSFET整流器M4。MOSFET 位于次級(jí)側(cè)，由次級(jí)繞組電壓驅(qū)動(dòng)。圖6顯示了該轉(zhuǎn)換器的效率。

圖6.圖5所示轉(zhuǎn)換器的效率

18V–72V 輸入、12V/12.5A 正激式轉(zhuǎn)換器

圖7所示為一個(gè)18V–72V輸入、12V/12.5A輸出正激式轉(zhuǎn)換器。LT8311 用于正激式轉(zhuǎn)換器的副邊，以通過(guò)一個(gè)光耦合器提供同步 MOSFET 控制和輸出電壓反饋。需要一個(gè)脈沖變壓器（參見(jiàn)圖3中的T7）來(lái)允許LT8311接收來(lái)自初級(jí)側(cè)IC的同步控制信號(hào)。這些控制信號(hào)由 LT8311 以數(shù)字方式（高或低）解釋，以接通/關(guān)斷收連和正向 MOSFET。圖8顯示了該轉(zhuǎn)換器的效率。

圖7.18V–72V 輸入，12V/12.5A 輸出正激式轉(zhuǎn)換器

圖8.圖7所示轉(zhuǎn)換器的效率

150V–400V 輸入、12V/16.7A 正激式轉(zhuǎn)換器

圖9所示為150V–400V輸入、12V/16.7A輸出隔離反激式轉(zhuǎn)換器。對(duì)于高輸入電壓應(yīng)用，可用P溝道MOSFET的額定電壓可能不夠高，無(wú)法用作低側(cè)有源箝位拓?fù)渲械挠性大槲婚_(kāi)關(guān)。應(yīng)使用使用高壓側(cè)有源箝位拓?fù)涞腘溝道方法。這種拓?fù)湫枰粋€(gè)高端柵極驅(qū)動(dòng)器或柵極變壓器來(lái)驅(qū)動(dòng)N溝道MOSFET，以切換有源箝位電容。圖10顯示了該轉(zhuǎn)換器的效率。

圖9.150V–400V 輸入，12V/16.7A 輸出隔離正激式轉(zhuǎn)換器

圖10.圖9所示轉(zhuǎn)換器的效率

結(jié)論

LT3752、LT3752-1 和 LT3753 簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)并提高了性能 采用伏秒箝位架構(gòu)的隔離電源，可產(chǎn)生精確的調(diào)節(jié)。集成的反激式控制器可用于生產(chǎn)內(nèi)務(wù)管理電源，從而簡(jiǎn)化 磁學(xué)。電流模式控制可改善帶寬，并允許對(duì)各種工作條件進(jìn)行補(bǔ)償。軟停止功能可保護(hù)電源 以及其他可能具有破壞性的電壓和電流尖峰的組件。

審核編輯：郭婷