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One IC for Multiple DC-to-DC Topologies: Dual Output Step-Down IC Can Also Be Used in SEPIC and Boost Applications 作者： ADI公司 Victor Khasiev 引言 工業(yè)系統設計人員和汽車(chē)制造商是電源電子產(chǎn)品的重要消費者，他們需要采用完整的可用 DC/DC 轉換器拓撲系列，包括以多種形式組合的降壓、升壓和 SEPIC。理想情況下，每個(gè)新項目都可以利用其特有的專(zhuān)用控制器或單片式轉換器 IC 實(shí)施性能優(yōu)化，但這是不現實(shí)的。 現實(shí)情況是，工業(yè)或汽車(chē)環(huán)境中使用的每款新芯片必須在通過(guò)大量測試確定合格之后，才能用于這些要求苛刻的環(huán)境。為每種應用提供一款不同的 IC 不僅費時(shí)，而且成本之高亦讓人望而卻步。更好的選擇是一款可用于多種拓撲、并經(jīng)過(guò)測試和驗證的 IC，從而使其可以在多種應用中重復使用。例如，本文將介紹ADI公司的 LTC3892 降壓型控制器用于 SEPIC（升壓和降壓）及升壓應用的方法。 電路說(shuō)明和功能 LTC3892 被設計為一款具有 4.5 V 至 60 V 輸入-輸出電壓范圍（可滿(mǎn)足大多數汽車(chē)和工業(yè)應用的要求）的雙輸出同步降壓型控制器。在此類(lèi)環(huán)境中，轉換器的電壓輸入會(huì )有顯著(zhù)的變化，包括汽車(chē)應用中的冷車(chē)發(fā)動(dòng)和負載突降，或者工業(yè)系統中工廠(chǎng)機器設備關(guān)閉和接通時(shí)出現的掉電和電壓尖峰所導致的變化。當輸入降至輸出以下時(shí)，LTC3892 的原生降壓型拓撲不能調節輸出電壓，但是 SEPIC 拓撲可以。 圖 1 示出了一款支持兩個(gè)輸出的 SEPIC 解決方案：VOUT1 為 3.3 V/10 A，VOUT2 為 12 V/3 A。輸入電壓范圍為 6 V 至 40 V。VOUT1 作為一個(gè)簡(jiǎn)單的降壓型轉換器提供，具有一個(gè)包括 L1、Q1、Q2 的功率鏈路。為了減少組件數目，VPRG1 引腳連接至 GND，在內部將 VOUT1 設置為 3.3 V。 
圖 1. LTC3892 的電原理圖（SEPIC 和降壓應用中） LTC3892 的第二個(gè)輸出是一個(gè) SEPIC 轉換器。SEPIC 功率鏈路包括 L2、L3、Q3 和 D1。這里采用了一個(gè)具有兩個(gè)分立式電感器的非耦合型 SEPIC，因而拓寬了可用電感器的范圍。對于那些成本敏感型設備來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)重要的考慮因素。 圖 2 示出了當面對壓降情況時(shí)（比如冷車(chē)發(fā)動(dòng)期間）轉換器的運行方式。電源軌電壓 VIN 降至遠低于 12 V 標稱(chēng)值，但是 VOUT1 和 VOUT2 均處于穩壓狀態(tài)，從而可為關(guān)鍵性負載提供穩定的電源。圖 3 示出了轉換器在遭遇負載突降等電壓尖峰時(shí)的運行方式。VOUT1 和 VOUT2 保持穩壓狀態(tài)，甚至在 VIN 飚升至遠高于 12 V 標稱(chēng)輸入時(shí)也不例外。
圖 2顯示了冷車(chē)發(fā)動(dòng)過(guò)程。電源軌電壓從 14 V 降至 7 V，但 VOUT1 和 VOUT2 均處于穩壓狀態(tài)。
圖 3. 負載突降過(guò)程。電源軌電壓從 14 V 升至 24 V，但是 VOUT1 和 VOUT2 均處于穩壓狀態(tài)。 圖 4 所示為演示電路 DC2727A，是本文中介紹的一款雙輸出轉換器。DC2727A 的 SEPIC 部分可以輕易重新布線(xiàn)為升壓拓撲，方法是去掉一個(gè)電感器 L2，并將第二個(gè)電感器 L3 替換為合適的升壓扼流圈。
圖 4. 演示電路 DC2727A。LTC3892 控制兩個(gè)輸出：一個(gè)非耦合型 SEPIC 和一個(gè)降壓型轉換器。 結論 LTC3892 是ADI公司一款靈活的控制器，能夠滿(mǎn)足汽車(chē)和工業(yè)環(huán)境中多種 DC/DC 轉換器需求。雖然該器件主要是為在同步降壓型轉換器中使用而設計，但是它也可用于 SEPIC 和升壓型轉換器應用，從而可在需要采用這些拓撲時(shí)簡(jiǎn)化鑒定測試過(guò)程。 作者 Victor Khasiev Victor Khasiev是ADI公司的高級應用工程師，在A(yíng)C/DC和DC/DC轉換的電力電子領(lǐng)域擁有豐富的經(jīng)驗。他擁有兩項專(zhuān)利，并撰寫(xiě)了多篇文章。這些文章涉及ADI半導體器件在汽車(chē)和工業(yè)應用中的使用，涵蓋了升壓、降壓、SEPIC、正-負、負-負、反激式、正激式轉換器和雙向備用電源。他持有高效功率因數校正解決方案和先進(jìn)的柵極驅動(dòng)器相關(guān)專(zhuān)利。Victor樂(lè )于為ADI公司客戶(hù)提供技術(shù)支持解答有關(guān)ADI產(chǎn)品、電源原理圖設計和驗證、印刷電路板布局、故障排查以及最終系統測試的問(wèn)題。 |
