单片式转换器可提供高输出电压

设计要点 545: 引言

工业、电信、医疗和汽车应用采用各种各样的稳定电压以有效地运作,包括了高电压和负电压轨。当设计师要设计一个工业用电源时,可通过尽量减少器件数目以及所需控制器 IC 的数量来简化这项任务。LT8331 利用一个集成型 140V、500mA 开关、可编程频率、超低静态电流和轻负载突发模式 (Burst Mode®) 操作实现了上述两个目标。

高电压应用可容易地采用一个简单的升压转换器来实现,如图 1 所示。该应用电路能够以一种直接的升压配置在 25mA 至 80mA 输出 120V,或者通过增设少量的组件 (如虚线内所示) 作为一种两级升压而在 12mA 至 40mA 输出 240V。负载可全部从 VOUT2 获取,或从 VOUT1 与 VOUT2 的组合获得。

Figure 1. 120V or 240V Output Boost Converter

图 1:120V 或 240V 输出升压转换器



可容易地通过如图 2 所示的方式配置转换器以获得一个高压负输出电压轨。该转换器通过增设一个电容器和一个二极管实现了开关电压的充分利用,以产生一个负输出。一个耦合电容器 C5 在停机期间增添了输入至输出断接功能,这与 CUK 转换器是相似的。

Figure 2. –120V Inverting Converter

图 2:–120V 负输出转换器



图 3 示出了一个使用 LT8331 的 CUK 转换器,而图 4 则示出了该反相器在采用 12V 输入时的效率曲线。此转换器的效率峰值为 84%。当负载下降至约 40mA 时,突发模式操作开始生效,这使转换器能够维持相当好的 73% 效率水平,即使具有一个 1mA 负载时也不例外。

Figure 3. –12V Output CUK Converter

图 3:–12V 输出 CUK 转换器


Figure 4. Efficiency Curve for Figure 3 (with a 12V Input)

图 4:针对图 3 所示转换器的效率曲线 (采用 12V 输入)



LT8331 具有非常低的静态电流。该器件可执行一种操作模式,当检测到一个轻负载时,该模式允许逐步地降低开关频率。这种模式使得转换器能够在轻负载条件下同时保持高效率和低输出纹波。当输出未加载时,输入电流仅为 29μA,而大约 11μA 来自于 FBX 电阻分压器。如果通过把 EN 引脚拉至地电位以关断转换器,输入电流在采用 5V 输入时会下降至大约 1μA,或在采用 12V 输入时至 2μA。大部份的停机电流由 EN/UVLO 电阻分压器抽取。

LT8331 的 4.5V 至 100V 输入范围及其额定电压为 140V 的开关使之成为 SEPIC 和 CUK 转换器的一种理想选择方案。耦合电容器 C5 断开了输入至输出 DC 通路,这是在那些必须把输出与输入断接的应用中所期望的一项特性。它额外的好处是消除了 FBX 电阻分压器所抽取的电流。这些转换器中的开关电压等于输入和输出电压之和。

 

结论

LT8331 通过减少外部组件的数目简化了高输出电压和宽输入电压应用的设计。其 140V、500mA 内部开关、100V 输入、可编程频率、超低静态电流和轻负载突发模式操作使之成为广泛应用的理想选择。

 

作者

Jesus Rosales

Jesus Rosales

Jesus Rosales 是 ADI 公司应用部门的应用工程师,工作地点位于美国加利福尼亚州米尔皮塔斯。1995 年加入凌力尔特公司(现为 ADI 的一部分),担任助理工程师;2001 年晋升为应用工程师。此后他一直为升压/反相/SEPIC 系列单片转换器和一些离线隔离应用控制器提供技术支持。他于 1982 年获得湾谷技术学院电子学副学士学位。