2段昇圧コンバータを使って高電圧を発生するLTC3788

LTC3788-1 & LTC4440-5 - Two-Stage High Voltage Boost Converter

LTC3788-1 & LTC4440-5 - Two-Stage High Voltage Boost Converter

低電圧レベルのソースから高電圧を発生するのは簡単ではありません。高い昇圧比で1段構成の昇圧を実現しようとするとき、技術者は以下の問題に直面します。

  • 昇圧コントローラの最大デューティサイクルの制限
  • 長いデューティサイクルによる効率の急低下

デューティサイクルを短くするためにコンバータを連続導通モード(CCM)から不連続導通モード(DCM)に移行させるときの高いピーク電流とEMIの難しい問題

この問題を解決する1つの方法は、2段構成の昇圧コンバータを使うことです。最初の段は中間の電圧レールを発生し、それが2番目の段により所期の高電圧レベルまで昇圧されます。LTC3788は1個のコントローラでこのトポロジーを実装するのに最適のデバイスです。LTC3788は高性能2フェーズ・デュアル同期整流式昇圧コンバータ・コントローラで、全てのNチャネル・パワーMOSFETをドライブします。最初の段は同期式整流の利点を利用できるので、効率を上げ、電力損失を下げ、熱的要件を緩和します。このコントローラのスイッチング・ピンの最大ABS定格は70Vで、これが2番目の段で同期整流を使うときの制限です。ただし、70Vより高い電圧が必要な場合、簡単に非同期に配線し直すことができます。

上に示されている回路図と、2段昇圧コンバータのためのLTC3788-1コントローラのLTspiceシミュレーションは、70Vを超える出力電圧のソリューションを例示しています。検出抵抗とインダクタを介した入力電圧は、同期整流式の最初の段によって中間レベルに昇圧され、それが次に非同期式の2番目の段の入力になります。この回路の入力電圧範囲は3V~36V(公称12V)、出力は140V/1Aです。ただし、10Vを下回る入力電圧では出力電流が減少します。

回路図はこのアプローチの2つの制限も示しています。SENSEピンの最大ABS定格は40Vであり、最初の段の出力はこのレベルを超えないようにする必要があります。SENSEピンは2番目の段の入力だからです。また、INTVccとスイッチングFETのゲート電圧は5Vです。これは、ゲート電圧が7V~12Vの標準的FETが使用される高電圧アプリケーションでは不十分です。したがって、LTC4440高電圧ハイサイド・ゲート・ドライバとLTC3788をバイアスするにはLDOが使われます。代わりに、効率を上げるために降圧コンバータを採用することができます。

 

Victor Khasiev

Victor Khasiev

Victor Khasievは、アナログ・デバイセズのシニア・アプリケーション・エンジニアです。パワー・エレクトロニクスの分野を担当しており、AC/DC変換とDC/DC変換の両方に関する豊富な経験を持ちます。また、車載用途や産業用途をターゲットとするアナログ・デバイセズのIC製品の使い方に関して、複数の記事を執筆しています。それらの記事では、昇圧、降圧、SEPIC、反転、負電圧、フライバック、フォワードに対応するコンバータや、双方向バックアップ電源などを取り上げています。効果的な力率改善の手法と高度なゲート・ドライバに関して2件の特許を保有しています。日々の業務では、顧客のサポートや、製品に関する質問への回答、電源回路の設計/検証、プリント回路基板のレイアウト、トラブルシューティング、システムの最終テストなどに取り組んでいます。

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Gabino Alonso

Gabino Alonsoは、アナログ・デバイセズのPower by LinearTMグループでマーケティング・マネージャを務めています。アナログ・デバイセズに入社する前は、Linear Technology(現在はアナログ・デバイセズに統合)、Texas Instruments、カリフォルニア・ポリテクニック州立大学、カブリオ大学で、マーケティング、エンジニアリング、オペレーション、教育など、多岐にわたる業務に従事していました。カリフォルニア大学サンタバーバラ校で電気工学とコンピュータ工学の修士号を取得しています。