淺析高效轉(zhuǎn)換同步回掃電路研究

　　在設(shè)計(jì)非隔離的降壓型穩(wěn)壓器時(shí)，降壓型穩(wěn)壓器通常是第一選擇，除非VIN與VOUT之比大于10、輸入電壓很高或者兩種情況兼而有之。低占空因素對(duì)于FET驅(qū)動(dòng)器來說可能是個(gè)問題，并會(huì)導(dǎo)致電流型控制回路失去控制。

　　在VOUT很低、輸出電流只有幾個(gè)安培時(shí)，效率會(huì)大幅度下降到60%～70%。效率下降是由轉(zhuǎn)換損耗引起的，因?yàn)樯喜块_關(guān)中始終流過滿載電流。圖1所示電路看起來有點(diǎn)兒像降壓型穩(wěn)壓器，并使用一個(gè)降壓型控制器，但實(shí)際上是一種電壓型同步回掃電路。

　　在效率高于85%，輸入電壓范圍為36V~60V的情況下，其面向的應(yīng)用系統(tǒng)在輸出電流為2A時(shí)要求輸出電壓為3.3V。這一電路在幾種已評(píng)估過的技術(shù)中似乎是最有希望的，因?yàn)槠湫屎统杀緝?yōu)于降壓型穩(wěn)壓器和異步回掃電路。

　　圖1，這種同步回掃電路具有很高的效率以及多種輸入電壓/輸出電壓比。

　　LM2743控制器啟動(dòng)之后，從MMBTA06晶體管和6.2V齊納二極管以及從一個(gè)自舉線圈獲得功率。其EN(啟動(dòng))輸入端是一個(gè)提供UVL(低壓切斷)的比較器，用來防止在28V以下啟動(dòng)?？刂破黩?qū)動(dòng)一個(gè)損耗比肖特基二極管還低的同步開關(guān)，并利用更低的FET導(dǎo)通電阻作為限流檢測(cè)電阻。

　　在引腳11處的150kΩ電阻器產(chǎn)生一個(gè)250 kHz的開關(guān)頻率。由Pulse Engineering公司(www.pulseeng.com)設(shè)計(jì)的回掃變壓器是一個(gè)低成本部件，其初級(jí)線圈電感為50mH，線匝比為3:1，尺寸為13(長(zhǎng))×15(寬)×11(高)mm。

　　3:1的線匝比防止初級(jí)開關(guān)流過滿載輸出電流，從而使得開關(guān)損耗比降壓型穩(wěn)壓器小。輸出端的小型LC濾波器能使一只10mF陶瓷電容器處理很大的有效(rms)波紋電流，此外，一只低成本鋁電容器也能消除波紋并緩沖負(fù)載瞬態(tài)。

　　圖2，圖1所示電路在很寬的輸出電流范圍內(nèi)具有高于85%的效率。

　　圖2示出了圖1所示電路在三種輸入電壓和若干種輸出電流下的測(cè)量數(shù)據(jù)。左邊三條最上方的曲線表示效率;三條較低的曲線表示按右邊刻度計(jì)量的以W為單位的總損耗。在不加負(fù)載的情況下，VOUT波紋的峰-峰值為6mV，在輸出電流為4A時(shí)上升到20mV。在輸出電流為3.5A時(shí)，效率迅速下降，這是限流作用造成的。如同任何開關(guān)電源，特別回掃電路那樣，印制電路板布局非常重要。

　　如果采用四層或更多層的印制電路板，電源平面和接地平面分開，柵極驅(qū)動(dòng)連線短而寬，你就可以獲得最佳性能。盡管圖1所示電路擬應(yīng)用于7W單輸出系統(tǒng)中，但這種同步回掃電路可適用于更大的功率范圍;你只要增加次級(jí)繞組，就可輕易地將其擴(kuò)展成多種輸出。

　　增加的輸出端既可以使用二極管整流器，也可以使用低柵壓驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的附加FET。

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