MAX13256的缓冲器设计

max13256具有可调过流门限,用于短路保护。不幸的是,这个阈值使得使用标准方法为设备设计缓冲器变得困难。本应用笔记介绍了如何为max13256设计电压缓冲器,同时考虑限流特性。
max13256为集成的初级侧控制器,用于隔离电源电路。该器件具有双推挽式驱动器 st1 和 st2,用于驱动外部变压器。这种驱动方案可能导致电源开关漏极处出现较大的瞬态电压尖峰。出现电压尖峰是因为寄生电感与功率fet输出端的寄生电容一起形成谐振电路。如果不加以看管,这些大电压尖峰会增加内部开关上的应力,还会增加系统产生的电磁干扰(emi)。
在正常工作期间,内部二极管将漏极电压箝位至高于v的一个二极管压降dd或在切换期间低于地电位。但是,由于短路检测和响应非常快,在短路事件期间,st1和st2可能会出现较大的电压尖峰。图1所示为短路时maxim评估板上的典型st1和st2输出。如图所示,可能会出现高达42v的电压尖峰(电源电压为28v),有损坏内部fet和降低效率的风险。对于较高的电源电压,可能会出现较大的电压尖峰。
图1.max13256 st1 (ch1) 和 st2 (ch2) 在短路时输出。
在每个漏极(st2和st1)增加一个简单的rc网络(如图2所示)可用于抑制这些电压尖峰,但max13256的限流特性使得使用标准方法难以设计缓冲器。
图2.max13256的简单rc缓冲器
为了适应电流限制,我们必须稍微修改典型的缓冲器设计过程:
max13256的限流值,下式为:
ilimit (ma) = 650(mv)/rth (kω)
最小缓冲电阻由此电流限值设置。计算缓冲电阻,rsnub,使用以下等式:
rsnub = vpeak/ilimit
其中rsnub是短路事件期间st1/st2上的峰值电压。测量vpeak 一定要使用正确的探测技术峰为了确保读数准确,请尽可能靠近max1 ic探测st2/st13256电压,保持接地引线短,并使用具有适当带宽的探头以避免读数错误。
电阻就位后,添加缓冲电容器。您需要调整缓冲电容的值,直到st1/st2上的峰值电压小于40v。一个好的起始值是 200pf。
例:
本例中,max13256在内部评估板上以全波整流器配置连接到1:1变压器。vdd为 36v。
短路条件下,st1/st2上测得的最大峰值约为49v(图3)。
图3.短路条件下的st1 (ch1) 和 st2 (ch2) 电压尖峰。
使用1kω的限流电阻,我们可以预期650ma (典型值)的电流限制,并且可以计算r冷落如下:
rsnub = 49v/0.65a = 75ω
请注意,如果器件的实际电流限值小于650ma,则可能需要稍微调整此值。对于我们的电路,我们使用91ω的缓冲电阻来补偿略低的实际电流限值。
反复试验表明,220pf缓冲电容在短路期间将峰值电压降低至38.4v,270pf缓冲电容进一步将峰值电压降低至约38v,330pf缓冲电容将峰值电压降至约37v。
虽然它们在短路条件下保护电路,但缓冲元件在正常工作期间会对电路的效率产生轻微的负面影响。正是由于这个原因,通常首选较小的组件值。我们测量了电路的效率与输出负载的关系:(1)无缓冲器;(2) 一个 91ω、220pf 缓冲器;(3) 一个 91ω、270pf 缓冲器;(4) st91 和 st330 上的 1ω、2pf 缓冲器(图 4)。
图4.max13256的效率与负载的关系测量
图4清楚地表明,增加缓冲器会降低电路的效率。缓冲器元件的实际尺寸(特别是本例中的缓冲电容)将取决于正常工作期间的负载以及效率和保护之间的权衡。在这种情况下,对于不同的缓冲电容值,在较小负载下的效率变化大于在大负载下的效率变化更大。


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