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大电流升压电路设计与实现
摘要: 该文提出基于两相步进升压型DC/DC控制器LT3782设计大电流输出的升压型DC/DC模块的方法。
Abstract:
Key words :

 引 言

  随着人们生活水平不断的提高,对车的功能也越来高,这就需要有好的电源。由于市面上的升压DC/DC达不到电流需求,目前常采用将12 V电瓶电压逆变到交流220 V,再由交流220 V产生直流18.5 V等多路输出的方法,虽然其可以达到电流需求,但电源经过两次转换后,电源效率将大幅度降低,大约只有60%左右,这样的转换效率对汽车电瓶供电是很难接受的。针对这一问题,该文提出基于两相步进" title="步进">步进升压型" title="升压型">升压型DC/DC控制器LT3782设计大电流输出的升压型DC/DC模块的方法。

  1 LT3782简介

  LT3782是美国凌力尔特公司生产的两相步进升压型DC/DC控制器,28引脚SSOP封装芯片,开关频率" title="开关频率">开关频率在150~500 kHz之间可编程,由于采用两相BOOST拓扑结构。对输出场效应管" title="场效应管">场效应管漏电流和肖特基二极管通过电流的要求都减少一半,即两个输出相位差180°,两个输出间互相抑制输出纹波电流,输出纹波是单相BOOST转换电路的1/3。27引脚连接输入电源;4引脚接地;11引脚用来设定开关频率;20和23BGATE引脚用来驱动场效应管的栅极;8,9,1 2和13SENSE引脚用来反馈场效应管的输出电流;16引脚是输出电压反馈引脚,该脚电压为2.44 V,当该引脚的电压大于2.45 V时,器件才开始工作,当该引脚的电压小于0.3 V时,器件进入低电压关断模式。14引脚是软启动引脚,当加电时,输出电压从0 V渐变到设定的输出电压值,典型的启动时间可以由下式计算:

  t=2.44C/10

  式中:C为连接14引脚到地的电容值,单位为μF;t为典型的启动时间。

LT3782的管脚图

  2 电路实现

  2.1 开关电源" title="开关电源">开关电源总体设计

  开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比,二者的成本都随着输出功率的增加而增长,但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上,反而高于开关电源,这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断地创新,这一成本反转点日益向低输出电力端移动,这为开关电源提供了广阔的发展空间

  电路实现如图2所示,12 V汽车电瓶电压经过插头JP1和R5给LT3782供电,LT3782产生的两相振荡输出驱动N沟道场效应管Q1和Q2,场效应管输出分别经肖特基二极管D1和D2整流后,由电容C7滤波输出。

电路实现

  2.2 开关电源参数设定

  图2中,电阻R1用来设定LT3782的开关频率,LT3782的开关频率在150~500 kHz之间可编程。这里选取开关频率为250 kHz,参照图3取电阻值R1=75 kHz。

LT3782开关频率与设定电阻值关系图

  开关电源高频化是其发展的方向,高频化使开关电源小型化,并使开关电源进入更广泛的应用领域,特别是在高新技术领域的应用,推动了开关电源的发展前进,每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类,DC/DC变换器现已实现模块化,且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化,并已得到用户的认可,但AC/DC的模块化,因其自身的特性使得在模块化的进程中,遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。另外,开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义

  参照LT3782数据手册,通过输入/输出电压关系和占空比可以推算出N沟道场效应管的峰值电流约为15 A。通过设定电阻R8和R10的阻值可以设定电源的限制电流,避免电源电流过大,烧坏后面电路。LT3782的SENSE管脚的域值电压为60 mV,因而电阻R8和R10的阻值为0.004 Ω。

  输出电压是通过设定电阻R13,R7和R11的比例关系来设定的,LT3782的FB脚电压为2.44 V参考电压,这样输出电压可以通过下式计算:

公式

  汽车电瓶的过放电保护是通过设定该电源的最低工作电压实现的。当LT3782的RUN管脚电压高于2.45 V时,该电源才能正常工作,通过电阻R6和R9的分压,使汽车电瓶电压在大于10 V时,该电源才能正常工作,避免了电瓶的过放电。

  3 电路测试

  为了验证该开关电源性能,采用如图4所示的方法进行验证。因为该电源的输入电流较大,输入的直流电源采用安捷伦的6574A-J07。它的输出电流最高可达42 A,输出电压在O~50 V范围内可调,输出负载采用建伍的PEL102-201,通过它可以直观地看到输出电压和电流情况。经过验证,该电路完全满足使用单位需求。

LT3782开关电源测试电路

  4 结 语

  基于美国凌力尔特公司生产的两相步进升压型DC/DC控制器LT3782,设计了一款大电流输出的升压型DC/DC模块。该模块在12 V汽车电瓶供电下,根据需要可以提供高达7 A电流的24 V,18.5 V等多种输出,由于采用两相DC/DC新技术,电源效率达到90%以上。比电源经过转换到交流220 V后,再转换成所需电压的方法,效率明显提高,符合当前建设节约型社会的发展方向,实用性更强。



 

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