基于LT3573隔離型反激式的DC-DC開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)

來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)  作者：佚名2014年08月26日 11:31

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[導(dǎo)讀] 自從1994年單片開(kāi)關(guān)電源問(wèn)世以來(lái)，為開(kāi)關(guān)電源的推廣和普及創(chuàng)造了條件。

關(guān)鍵詞：LT3573DC-DC開(kāi)關(guān)電源

　　引言

　　自從1994年單片開(kāi)關(guān)電源問(wèn)世以來(lái)，為開(kāi)關(guān)電源的推廣和普及創(chuàng)造了條件。開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用涉及到各種電子電器設(shè)備領(lǐng)域，如程控交換機(jī)、通訊、電子檢測(cè)設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開(kāi)關(guān)電源，更促進(jìn)了開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。各種新技術(shù)、新工藝和新器件如雨后春筍般，不斷問(wèn)世，使得開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用日益普及。開(kāi)關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，從最初的20kHz提高到現(xiàn)在的幾百kHz甚至幾兆赫茲，高頻化帶來(lái)開(kāi)關(guān)電源的小型化。目前，開(kāi)關(guān)電源正朝著高效節(jié)能、安全環(huán)保、小型化、輕便化方向發(fā)展。

　　LT3573簡(jiǎn)介

　　LT3573是一種單片開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器件，專為隔離型反擊式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)。在隔離型反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，變壓器原邊電路需要時(shí)時(shí)感知到副邊輸出電壓的變化信息，以便維持輸出電壓穩(wěn)定。在以往的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，常常采用光電耦合器件或者另外增加變壓器繞組，來(lái)得到輸出電壓反饋信息。光電耦合器件存在的問(wèn)題是：①耗費(fèi)輸出功率；②成本增加，電路結(jié)構(gòu)便得復(fù)雜；③有限的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、器件非線性、老化等，都會(huì)帶來(lái)麻煩。

　　另外若新增變壓器或變壓器繞組，無(wú)形就會(huì)使變壓器物理尺寸變大，成本增加，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)也不怎么樣好。而LT3573則無(wú)需外接光電耦合器件或第三繞組，其特有的內(nèi)置反激誤差放大器，在二次側(cè)繞組電流為零時(shí)，反激誤差放大器開(kāi)始取樣輸出電壓信息，直接從變壓器原邊的反激電壓波形檢測(cè)輸出電壓的變化信息，自動(dòng)維持輸出電壓的穩(wěn)定性，這也是此IC設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)之所在。反激電壓由于RFB和Q2的作用，變換成電流，這個(gè)電流幾乎全部流過(guò)電阻RREF，形成反饋電壓，進(jìn)入反激誤差放大器，并與其1.22V的參考電壓進(jìn)行比較，以便后續(xù)電路能調(diào)整開(kāi)關(guān)管的占空比，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的，如圖1所示。

　　圖1 LT3573內(nèi)部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)框圖

　　一個(gè)1.25A、60V的NPN型功率開(kāi)關(guān)管以及全部控制邏輯單元都集成到一個(gè)16引腳MSOP封裝的LT3573內(nèi)部。極大地簡(jiǎn)化了該集成塊應(yīng)用的外圍電路設(shè)計(jì)工作，在3V~40V的輸入電壓范圍內(nèi)工作，最大輸出功率值可達(dá)7W.可應(yīng)用于需要隔離型電源的眾多領(lǐng)域，比如工業(yè)、醫(yī)療、數(shù)據(jù)通信、汽車應(yīng)用、低功率PoE和VoIP電話接口等。

　　LT3573工作于邊界模式，與對(duì)等的連續(xù)傳導(dǎo)模式設(shè)計(jì)相比較，邊界模式工作允許使用較小的變壓器。

　　鉗位電路的設(shè)計(jì)

　　變壓器漏感Lsl（無(wú)論原邊還是副邊），如圖2所示，會(huì)在原邊引起一個(gè)電壓尖峰出現(xiàn)。當(dāng)輸出開(kāi)關(guān)關(guān)閉后，這個(gè)尖峰隨著更高的負(fù)載電流越來(lái)越尖，這就需要選擇能量吸收網(wǎng)絡(luò)消耗掉漏感中儲(chǔ)存的能量。在大多數(shù)情況下，需要用緩沖電路，以避免過(guò)壓擊穿輸出開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)。所以，變壓器漏感應(yīng)盡量減少。

　　選擇吸收網(wǎng)絡(luò)鉗位反激開(kāi)關(guān)電壓尖峰。由于開(kāi)關(guān)變壓器的漏感產(chǎn)生的電壓尖峰，反激電壓可由下式計(jì)算：

　　（1

　　其中：VF—變壓器二次側(cè)整流二極管D2正向壓降；

　　ISEC—變壓器二次側(cè)電流；

　　ESR—二次回路的總阻抗；

　　NPS—變壓器有效的原副邊匝數(shù)比；

　　VOUT—輸出電壓。

　　這個(gè)電壓和輸入電壓之和（VIN +VFLBK）直接加到了功率開(kāi)關(guān)管Q1的集電極上，容易造成功率開(kāi)關(guān)管Q1的二次擊穿而損壞。為了鉗位電壓尖峰值在開(kāi)關(guān)管的額定值以內(nèi)，最常用RCD吸收電路，使得開(kāi)關(guān)管關(guān)斷期間，儲(chǔ)存在漏感中的能量轉(zhuǎn)移到吸收網(wǎng)絡(luò)電容C1里，并且最終消耗在電阻R1上，如圖2所示。

　　圖2 RCD吸收電路圖

　　這里的鉗位二極管D1開(kāi)關(guān)速度要足夠快，否則，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷瞬間，漏感尖峰無(wú)法及時(shí)傳遞到電容C1上而會(huì)在開(kāi)關(guān)管Q1集電極產(chǎn)生瞬間高壓，如圖3所示。因此，肖特基二極管通常是最好的選擇。

　　圖3開(kāi)關(guān)管Q1集電極電壓波形示意圖

　　一旦鉗位二極管D1開(kāi)通，漏感電流就會(huì)被C1吸收，吸收時(shí)間不得長(zhǎng)于150ns，如圖3所示的tSP開(kāi)關(guān)變壓器設(shè)計(jì)

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本文導(dǎo)航

• 第 1 頁(yè)：基于LT3573隔離型反激式的DC-DC開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)

• 第 2 頁(yè)：4.1原邊最小電感量

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