从低得多的电压产生高电压给经典的单级升压拓扑带来了许多挑战。例如,升压控制器的最大占空比限制可能不允许所需的升压比。即使如此,在高占空比下效率通常也会急剧下降。通过选择不连续工作模式可以缩短占空比,但这会导致高峰值输入电流、更高的损耗和emi挑战。
单升压转换器的替代方案是两级升压转换器,其中第一级产生中间电压,第二级升压至最终高电压。可利用单个控制器 ic 生产两级转换器,例如 ltc3788,这是一款高性能 2 相双输出同步升压控制器,可驱动所有 n 沟道功率 mosfet。
ltc3788 的配置可使得第一个升压级利用其同步整流功能,从而最大限度地提高了效率、降低了功率损耗并简化了热要求。使用同步整流时,该控制器的最大输出电压为60v。如果需要大于60v,第二级可以设计为异步运行,如下所述。
2 级升压从 12v 产生 140v
图 1 中的框图示出了采用 2 级升压配置的 ltc3788。此框图还揭示了在此设计中必须遵守的一些注意事项:
第一级(q1,cint)的输出连接到第二级(rs2,l2)的输入。第一级的输出不应超过40v,因为sense引脚的最大绝对额定值为40v。
5v 栅极驱动电压适用于逻辑电平 mosfet,但不适用于高压标准 mosfet,典型栅极电压为 7v 至 12v。由bg2信号控制的外部栅极驱动器dr可用于驱动高压标准mosfet。
为了产生高于最大限值60v的输出电压,同步整流mosfet被单个二极管d1取代。
图 2 显示了完整的解决方案。晶体管q1、q2和电感l1组成第一级,产生38v的中间总线电压。第一阶段采用同步整流以实现最大效率。第一级的输出作为输入连接到第二级,由q3、d1、l2组成。第二级输出在1a时产生140v。
晶体管 q3 是标准电平 mosfet,由 ltc4440 驱动。这里,基于晶体管q4的ldo偏置栅极驱动器,但可以改用开关稳压器(例如围绕ltc3536构建的开关稳压器)来进一步提高整体效率。
该解决方案具有 3v 至 36v 的输入电压范围,标称值为 12v。为了降低元件的热应力,当输入电压降至10v以下时,应降低输出电流。图3显示了实测效率,图4显示了启动波形。v 显示效率为 93%在= 24v,140v输出负载范围为0.4a至1a。该转换器可以在没有气流的情况下满载运行。
结论
ltc®3788 是一款高性能 2 相双输出同步升压型控制器,适合于高功率、高电压应用。其双路输出可串联使用,以实现对高电压的极高升压比。
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