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根据TPS40090多相升压转化电路设计

电源设计一直是工程师面对的一个难题,随着全球节能环保意识的提升,设计简捷、高效、轻巧的绿色电源成为工程师的首要任务,为了帮助工程师解决这方面的难题,对电源开关设计技巧做出了详细的说明,相信一定对工程师

  电源规划一直是工程师面临的一个难题,跟着全球节能环保认识的提高, 规划简捷、高效、轻盈的绿色电源成为工程师的首要任务,为了协助工程师处理这方面的难题,对电源开关规划技巧做出了具体的阐明,信任必定对工程师朋友们有很大协助。

  车载音频放大器一般运用升压转换器来生成 18 V~28 V(或更高)的电池输出电压。在这些 100W 及 100W 以上的高功耗运用中,需求大升压电感、多个等级的输出电容器、并行 MOSFET 及二极管。将功率级分红多个并行相位削减了许多功率组件的应力,加快了对负载改变(如那些重低音音符)的呼应,并提高了体系功率。 找到一款能够用于 2 相升压转换器的脉宽调制控制器 (PWM) 相对较简略。大多数双通道交织式离线控制器或推挽式控制器均能够被于直接异相地驱动两个升压 MOSFET。可是,在 4 相处理方案中,控制器的挑选规模愈加有限。走运的是,能够轻松地对一些多相降压控制器进行改装,以在 4 相升压转换器中运用。

  图显现了一款运用了 TI 的TPS40090 多相降压控制器的 4 相、300W 升压电源,该转换器规划旨在处理一般会出现在音频运用中的 500W 峰值突发。一般,在多相降压结构中,该控制器经过感知输出电感中的均匀电流来平衡每一相位的电力。相反,在一个多相升压结构中,对电流的感知是在装置于每一个 FET 源极上的电阻器中进行的。

  经过在每一个 FET 中平衡峰值电流,多相控制器在一切升压相位中均匀地分配电力。来自控制器的极驱动信号为逻辑电平,因而每一个相位都要求具有一个 MOSFET 驱动器。本规划中,能够运用一个双通道 MOSFET 驱动器(例如:UCC27324)来削减组件的数量。经过对每一个相位施加一个流限,多相控制器则能够维护控制器免于遭到过载条件的危害。音频运用具有比均匀输出功率要高许多的时间短的峰值功率需求。必须将流限设置得足够高,以满意这些峰值功率要求。外部欠压确认 (UVLO) 电路还供给了另一层级的维护,其可防止体系在低电池电压状态下运转。当电池电压下降时,升压电源将企图供给尽量多的输入电流,这样会导致电池电量耗尽时电池电压的急剧下降。这种状况会使电池遭到损坏,最坏的状况乃至会使电池作废。简略且低成本的 UVLO 电路由一个参阅电路、一个双通道比较器和数个电阻器(未显现在图中)组成。

  本规划中,四个相位均以 500 kHz 进行切换,而且分别为 90 度同步。来自每一个相位的纹波电流在输入端和输出端进行求和,一起它们在输入端和输出端部分地相互抵消。这就一起削减了输入和输出电容器的 ac 纹波电流。别的,归纳纹波电流为2 MHz 时,相位频率则是单个的四倍。 因为下降的纹波电流以及更高的频率,与单相处理方案比较,输入和输出%&&&&&%量在多相处理方案中要小得多。更高效的开关频率还答应转换器更为快速地对负载电流的改变做出呼应。

  一切单个相位的功率级都是由一个电感、MOSFET、肖特基二极管和电流感应电阻组成。例如,L2、Q2、R8 和 D3 的一个引脚构成一个相位。与单相处理方案比较,其功耗更低,散布区域更广,然后简化了散热办理。削减的电流和额定功率供给了一个更宽的现货供应电感、FET 和二极管挑选规模。驱动300-W负载的状况下,这种 4 相规划具有 94% 的功率,然后发生低于20W的损耗。 高功率使得这种规划完成了小外形尺度封装。关于较轻负载功率要求而言,这种规划能够被缩减至 2 相。如果是那样的话,推挽式或交织式正向 PWM 控制器都能够被用来替代 TPS40090。关于一些高功率负载而言,能够添加功率组件来应对增加的电流和功耗。在确认恰当的尺度后,4 个相位应该足以支撑任何高功耗的音频运用。

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