Date: 01/01/2020
Auteur: Zhijun (George) Qian, William Xiong
Source: ADI Société
Véhicules électriques, grande batterie de stockage d'énergie, la domotique et l'industrie des télécommunications ont besoin d'une tension de rail d'alimentation bipolaire en une forte demande ± 12 V, afin de répondre à un amplificateur, un capteur, des convertisseurs de données et les contrôleurs de processus industriels et de puissance . Tous ces systèmes, une des difficultés consiste à construire un régulateur bipolaire compact, efficace, sa plage de température de fonctionnement de -40 ° C à + 125 ° C, ce qui est particulièrement important dans les applications automobiles et d'autres à haute température .
Les régulateurs linéaires sont bien connus et généralement classés premier options de puissance bipolaires, mais ne convient pas à une application de l'entrée haute tension, basse tension de sortie qui est principalement dans le rapport d'un haut step-down régulateur linéaire sous refroidissement causé. En outre, la solution bipolaire nécessite au moins deux circuits intégrés (IC): une sortie positive régulateur linéaire et un convertisseur de sortie négative. Une meilleure solution est d'utiliser un seul régulateur de commutation, le régulateur de commutation produit deux sorties de l'entrée haute, et a une bonne performance de régulation et de l'efficacité, tout en convenant pour les petits espaces et les coûts.
Cet article décrit deux circuits simplifiés, tout en utilisant un seul convertisseur haute tension LT8315, par large plage de tension d'entrée de 30V à 400V ± 12V sortie est généré. Un circuit est isolé de topologie flyback, et l'autre est une topologie abaisseur non isolé. LT8315 lui-même est une puce unique convertisseur à haute tension, avec intégré 630 V / 300 mA MOSFET, circuit de commande et le circuit de démarrage haute tension, paquet thermiquement amélioré TSSOP 20 broches.
Sans isolement optocoupleur régulateur bipolaire de type flyback
des convertisseurs flyback sont largement utilisés dans de multiples applications de sortie, pour fournir une isolation électrique, d'améliorer la sécurité et l'immunité accrue. La sortie peut être positive, peut également être négative, en fonction de la sortie est relié à la terre. Traditionnellement, le coupleur optique à l'information d'émission de la source de référence de tension de côté secondaire au circuit primaire, afin d'obtenir une régulation de la tension de sortie. Le problème est que, en raison du retard de propagation due au vieillissement et changements de gain, l'optocoupleur augmentera considérablement la complexité et de réduire la fiabilité. Typiquement, la sortie est connectée à la broche de contre-réaction de la boucle de commande dominent IC, et l'autre sortie à travers le transformateur d'enroulement est contrôlé de façon lâche, ce qui entraîne une baisse du rendement de ces ajustement de sortie.
LT8315 sans l'utilisation d'un coupleur optique, ce qui isole l'échantillon avant la tension de sortie de retour de balayage de l'enroulement tertiaire du transformateur de puissance. En outre, il est presque nulle lorsque le courant secondaire est également détectée par la tension de sortie, afin de réaliser l'ajustement de la charge supérieure. Dans la conception à double sortie, ce mode de réalisation particulier permet étroitement régulée pour chaque sortie de détection (deux sorties peuvent être ajustés dominant). Ainsi, une régulation de charge typique ± 5% est très facile à mettre en uvre.
La solution représentée sur la. Figure 1 LT8315 fonctionnant en mode de conduction limite quasi-résonance. MOSFET primaire ayant une très faibles pertes de conduction, car lorsque le noeud de commutation sonnerie atteint sa valeur inférieure, avant de procéder à MOSFET. Aucune perte de recouvrement inverse de la diode côté secondaire. 3 kV transformateur d'isolation renforcée est le seul composant de l'ensemble de la barrière, ce qui peut améliorer la fiabilité et l'alimentation haute tension du système pour répondre aux exigences strictes d'isolement. La figure 2 montre les courbes de rendement à pleine charge à différentes tensions d'entrée. Lorsque l'entrée de 70 V et un rendement maximal de 50 mA de courant à la fois deux charge, le convertisseur de retour de 85,3% peuvent être atteints.
La figure 1 montre le schéma complet du convertisseur flyback a 30 V à 400 V ayant une large plage d'entrée. Sa sortie est de ± 12 V et le courant de charge de maintenir un contrôle très précis à 50 mA 5 mA. L'efficacité maximale du convertisseur de retour est de 85,3%, comme le montre la Fig.
1. La figure complète d'± 30 V à 400 V large plage d'entrée de 12 V / 50 mA isolé convertisseur flyback.
Relation entre la tension d'entrée et de l'efficacité de pleine charge est représentée sur la figure 2. La figure 1 convertisseur flyback.
3. La figure LT8315 IC en utilisant un seul type d'inducteur de convertisseur abaisseur de tension non-isolé bis schématique: à partir de 30 V à 400 V à ± 12 V sortie du convertisseur d'entrée (30 mA par canal).
Généré en utilisant un seul circuit intégré isolé ou non isolé ± 12 V à 30 V sortie à partir de l'entrée 400 V
inductance double régulateur abaisseur non isolé bipolaire
LT8315 comprend une capacité d'entrée de tension élevée, seuls les moyens d'inductance, prêtes-à-dire, peut être appliqué à des solutions de non isolées. La figure 3 montre un inducteur de mâle à double régulateur, à seulement quelques composants. Le convertisseur accepte une large plage de tensions d'entrée (-30 V à 400 V), et peut produire / 30 mA sortie ± 12 V. Lorsque l'entrée est de 30 V, la sortie des deux circuits peut atteindre un rendement allant jusqu'à 87% à pleine charge.
Dans cette topologie, pad LT8315 GND sur le sol est non intentionnellement, mais est connecté en tant que sortie d'entraînement des deux noeud de commutation commun. Lorsque la mise en page des PCB devrait la taille du tampon LT8315 GND est limitée à la zone tampon pour réduire les interférences exposés électromagnétiques avec d'autres composants, car le bruit topologie de câblage GND est le nud de commutation relativement élevé. La diode D2 est formée avec deux résistances de rétroaction voie 1% broche de FB, afin d'ajuster la tension de sortie positive. Chaque fois que MOSFET est activé, la broche FB afin d'empêcher la décharge, D2 essentielle. Quelle que soit la résistance diviseur D2 chute de tension directe, car la tension directe égale à D2 et D3 et peut annuler les uns des autres: ainsi, un réseau de contre-réaction et des pistes tension de sortie positive étroitement régulées.
rail négatif comprend un condensateur à basse tension couplant CFLY, la deuxième inductance L2, la diode de circulation D4 et le condensateur de sortie négative CO2. L'inducteur volt-seconde balance circuit de boucle CO1-L1-L2-CFLY, la tension moyenne aux bornes L1 et L2 est égal à zéro, et par conséquent le condensateur de couplage de sortie de tension CFLY égale à la tension positive. MOSFET CFLY pendant la charge de conduction est L2, et L2 est D4 fournir un trajet de décharge lors de l'arrêt MOSFET. CFLY tension de sortie négative en fonction de la tension (maintenue constante et égale à une tension de sortie positive) indirectement régulée. profil de réglage représenté sur la Fig. 4, lorsqu'une tension positive est sortie à pleine charge 30 mA, pour différentes tensions d'entrée, un rapport tension de sortie du régulateur négatif de maintien ± 5% sur une plage de charge de 30 mA à 3 mA.
Comme représenté sur la. Figure 4. régulation négative charge figure 12V courbe 3 inductance double du convertisseur abaisseur de tension dans une gamme de tensions d'entrée.
conclusion
Cet article décrit deux appliquer 30 V à 400 V bipolaire solution de convertisseur de large plage d'entrée: une est le isolé, un autre non-isolé. LT8315 applique aux deux scénarios, il est construit comme un transistor MOSFET à haute tension intégré et un circuit de démarrage haute tension, la boucle de rétroaction sans optocoupleur. D'autres caractéristiques du dispositif comprend en outre une faible ondulation mode rafale (mode rafale?) Travail, démarrage progressif, limitation de courant programmable, verrouillage de sous-tension, la compensation de température et un faible courant de repos. LT8315 simplifie la conception hautement intégrée de l'entrée haute tension et une variété d'applications dans le circuit de sortie bipolaire.
A propos de l'auteur
Zhijun (George) Qian est ingénieur principal de l'ADI. Il est responsable d'une variété d'applications de produits convertisseurs de puissance non isolés et isolés. Il détient en électronique de puissance, l'Université de Zhejiang titulaire d'une maîtrise et d'un baccalauréat en génie électrique de puissance et de l'Université de Floride centrale. Il Statuant Jia en 2010. Linear Technology (qui fait maintenant partie de la DJA).
William Xiong est diplômé de l'Institut de technologie de Californie en 2017 (San Luis - Obispo), titulaire d'un baccalauréat en génie électrique. Il a commencé comme ingénieur d'application en ADI en Juillet 2017, est responsable de la balle, boost et topologies isolées (telles que flyback et convertisseurs avant).
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