| 圖6 變換器原理圖 |
NCP1560 提供2個互補的具有可調重疊延遲的控制輸出。圖5為NCP1560的原理框圖,描述了此控制器的全部功能。輸出1可以用于控制主開關,輸出2可以用于控制有源箝位開關或同步整流拓撲結構。 輸出設計用于互補用途。輸出2 不反相,可以用于控制使用p-溝道MOSFET的有源箝位。如果輸出2用于采用n-溝道MOSFET的有源箝位,則信號枰聰啵業縉叫枰啤？傻韉鬧氐映倏梢緣髡越辛愕繆骨謝唬⑶沂視糜詡納４送猓苊飭絲卦耐鋇紀ā?NCP1560的特性包括：一個前饋斜升電壓發生器、可編程軟啟動和高壓啟動穩壓器。在各種故障情況下,通過欠壓或過壓檢測器的單條線路提供保護,此檢測器具有滯后、可調最大占空比限制和雙模式電流限制(包括逐周期和跳周期)的功能。如果檢測到嚴重的過流情況,跳周期特性在CSKIP引腳上電容確定的時間內禁用變換器。
六、電路實現和結果
設計48V 電信系統的變換器驗證了NCP1560的靈活性。它提供了100W的功率和3.3V的輸出電壓。變換器的完整規格列示如下：
1. 輸入：32??78V(大于標準電信范圍)
2. 輸出電壓：3.3V(±5%)
3. 輸出電流：3??30A
4. 輸出電壓紋波：最大50mV
5. 效率：滿負載時大于85%
6. 開關頻率：275kHz
7. 物理尺寸：2.5英寸×3.0英寸×0.4英寸
8. 初－次級隔離：工作時500V
9. 印刷電路板：4層,單面元件布局
為便于比較,設計一個變換器用于使用有源箝位或復位繞組(需拆去一些元件)的工作。完整的演示板電路原理圖如圖6所示。這種解決方案的全部硅元件除光耦合器和有源箝位開關除外均采用安森美半導體的產品。
圖6中著重標出了NCP1560控制器、同步整流和有源箝位電路。同步整流和有源箝位電路均由NCP1560的第二個輸出控制。tD 和 VREF引腳之間的單個電阻(R5)設定了100 ns的輸出重疊延遲。前饋斜升電壓通過在輸入電壓源和FF引腳之間連接R3而產生。60 %的最大占空比通過DCMAX引腳接地進行設定。電阻R7(110kΩ)設定工作頻率為275 kHz。電源變壓器(TX2)以外的輔助繞組提供了啟動后的功率,以禁用NCP1560內部的啟動穩壓器。
復位繞組和有源箝位配置關閉時的電源開關電壓波形如圖7所示。曲線a表示復位繞組操作所配置的變換器的電壓,曲線b表示使用有源箝位復位的變換器的電壓。兩個波形在同樣的操作條件下捕獲。
| 圖7 復位繞組和有源箝位配置關閉時的電源開關電壓 |
初級和復位繞組匝數比為 5:3(而非5:5),以使操作達到60%的占空比。
| 圖8 主開關和同步整流MOSFET柵極驅動信號 |
變換器效率和負載電流的關系如圖9所示。圖中分別給出了最小、典型和最大輸入電壓時的結果。
變換器可以實現90%的最大效率,滿負載時的效率超過85%。負載和線路調整在整個操作范圍內的測量值小于1%。變換器板如圖10所示。七、結論
本文著重介紹了分布式電源架構中一些新興的趨勢以及這些趨勢對變換器設計所提出的挑戰。有源箝位正激變換器被認為是符合隔離DC-DC變換器要求的理想選擇。本文為讀者提供了設計指導,使他們能夠在設計這種變換器時進行適當的權衡。最后,介紹了一種具有獨特特性集的高度集成PWM控制器——NCP1560。它可以使用最少的外接元件來簡化并有助于優化有源箝位變換器的實現。這種電路實例和結果有助于說明這種方法的所有優點。
| 圖9 效率圖 |
