采用降压型控制器产生负电压

引言

负电压被用于为汽车信息娱乐系统中数量越来越多的 LCD 显示屏供电。同样,在工业和铁路环境中,负电压轨可满足仪表和监视应用的需要。在所有的情况下,负电压轨均必须用正电源产生,但是正至负 IC 不像降压型控制器那样容易获得。制造商不太可能拥有经过测试的合格负输出转换器,却很可能已经有了一些经过核准的降压型控制器,例如 LTC3892 双输出控制器。为避免因测试专用负输出转换器招致额外的耗时和成本,可使用 LTC3892 双输出降压型控制器以 C ´ uk 拓扑产生负输出电压。

双输出转换器:–12 V/3 A 和 3.3 V/10 A

TLTC3892 是一款双输出控制器,其中一个输出可用于提供一个正电压,而另一个通道则用于产生一个负电压,如图 1 所示。这款解决方案的输入电压范围为 6 V 至 40 V,其中 VOUT1 等于 3.3 V (10 A), VOUT2 等于 –12 V (3 A)。 VOUT1 配置为直通式降压型转换器拓扑,具有功率链路组件 Q2、Q3、L1,以及输出滤波电容器。将输出设定为 3.3 V 无需在 VFB 引脚上布设分压器 (直接连接至输出),因为 LTC3892-2 具有固定的 3.3 V 或 5 V 输出 (分别通过将 VPRG1 接地或连接至 INTVCC来设定)。

图 1. 一款用于产生正电压和负电压的解决方案。 VOUT1 为 3.3 V (10 A), VOUT2为 –12 V (3 A)。

VOUT2是一个负输出电压 (相对于 GND)。运放 U2 (LT1797连线为一个差分放大器,用于检测该负电压并将其调整为 LTC3892 误差放大器 (EA) 的 0.8 V 基准。在这一方法中,LTC3892 的 EA 和这个运放均参考于系统 GND,从而简化了电源控制和功能。用于设定负输出电压的种子公式为:

229331-Eq_01

The VOUT2 采用异步 C ´ uk 拓扑,并包括功率链路组件 Q1、D1、L2 和输出滤波电容器。C ´uk 拓扑在其他技术文献中有广泛涉及,所以 这里就不详细介绍了。功率链路组件上承受的应力可用下面的公式概括:

229331-Eq_02

这款解决方案的评估采用了DC2727A 演示板,图 2 示出了VOUT2 效率。另外,这种方法在我们 们 LTC3892-2 的 LTspice® 仿真模型中也是可用的。

图 2. 在 14 V 输入时负输出(VOUT2)的效率。

结论

LTC3892 是一款通用和灵活的控制器,虽然在表面上是专为同步降压型转换而设计的,但是它也可在 C ´ uk 拓扑中使用,为汽车、工业和其他应用产生正电压和负电压。


作者

Victor Khasiev

Victor Khasiev

Victor Khasiev 是 ADI 高级应用工程师。Victor 在 AC/DC 和 DC/DC 转换的电力电子领域拥有丰富的经验。 他拥有两项专利,撰写了多篇文章。这些文章与在汽车和工业应用中使用的 ADI 半导体有关。涵盖了升压、降压、SEPIC、正-负、负-负、反激式、正激式转换器和双向备用电源。他的专利涉及高效功率因数校正解决方案和先进栅极驱动器。Victor 乐于为 ADI 客户提供支持:解答有关 ADI 产品、电源原理图设计和验证、印刷电路板布局、故障排查等问题并参与测试最终系统。