SEPIC、升压、负输出、和反激式控制器解决了高阻抗、长工业电源线的电压降问题

时间:2018-05-03 09:04来源:21Dianyuan

摘要:LT®8710是一款通用型DCDC控制器,可支持升压、SEPIC、负输出、或反激式配置,并且广泛地应用于汽车和工业系统。

引言
LT®8710 是一款通用型 DC/DC 控制器,可支持升压、SEPIC、负输出、或反激式配置,并且广泛地应用于汽车和工业系统。LT8710 具备的特性使其能够在具高阻抗电源的应用、或者必须限制输入电流的场合中使用。1 例如,工业厂房和仓库中的长电源线增加了明显的输入源电阻以及从转换器至负载的显著电压降。当设备重新安置时该数值会发生变化,因而使稳压进一步复杂化。太阳能电池板也具有一个高阻抗输入,以及一个峰值功率输出和窄的电压范围。本设计要点以锂离子电池充电器为例,说明了 LT8710 怎样解决高阻抗和电流受限输入电源的问题。
 
电路描述和功能
图 1 示出了一款充电器解决方案,其适用于便携式电动工具中常用的 20V 锂离子电池。电压源 VSRC 为 24V,通过一根高阻抗电源线、电阻器 RLN 在充电器输入端子上产生电压 VIN。该电压源可被视为一个具有 22V 至 24V 开路和 18V 至 19V 最佳工作电压的普及型 12V 太阳能电池板。此充电器基于一种同步非耦合式 SEPIC 拓扑并受控于 LT8710。功率链路由分立式电感器 L1、L2;晶体管 Q1、Q2;介于电感器之间的去耦电容器、和输入 / 输出滤波器构成。电阻器 RSC 设定 2A 的充电电流 ICHRG;电阻器 RV(FL) 设定 21V 的浮动电压。电阻分压器 RIN1、RIN2 负责设定输入电压调节水平 (在本例中为 18.6V)。
 

 
图 1:LT8710 锂离子电池充电器的电原理图 (在高阻抗输入线路中)
 
图 2 示出了该充电解决方案随时间推移的功能状况。当 VIN 和电源电压 VSRC 高于 19V 时,基于 LT8710 的 SEPIC 将锂离子电池充电至设定的 2A ICHRG。当 VSRC 降至低于 20V 时,VIN 的数值相应地降低。当 VIN 达到输入电压调节水平时,LT8710 减小充电电流 ICHRG 以维持 VIN,甚至在 VSRC 继续下降的情况下也不例外。横轴代表归一化时间,其可以是“小时”(对于太阳能电池板)、或者“分钟”或“秒”(对于复杂工业系统中的电源)。
 

 
图 2:充电电流 (ICHRG) 与电压电源 (VSRC) 和充电器输入端子电压 (VIN) 的函数关系曲线图
 
根据 LT8710 的输入电流控制转换器负载的另一种方法是监视从 IMON 引脚引出之电容器的电压。选择合适的电阻器 RSC 以在最大电流条件下提供一个接近 50mV 的电压。在 IMON 电容器两端反射一个相应的电压。如果没有电流流动,而且 ISP 和 ISN 引脚两端的电压为零,则 IMON 电压大约为 0.616V。倘若 ISP–ISN 电压为 50mV,那么它把 IMON 电压反射为 1.213V。可采用我们的演示电路 DC2067A2 和对应的 LTspice 模型3 对该特性以及其他很多的特性进行评估。
 
结论
LT8710 是一款通用和灵活的控制器,可支持同步 SEPIC、升压、和负输出转换器拓扑。除了宽的输入电压和开关频率范围之外,该器件还拥有先进的特性,例如:根据输入电流或电压调节输入电压和输出电流的能力。这些特性使 LT8710 非常适合工业、太阳能电池板系统和其他电流受限型应用。
 
参考文献
1. 数据手册,LT8710 具输出电流控制功能的同步 SEPIC / 负输出 / 升压型控制器。
www.analog.com/cn/LT8710
 
2. 演示板,DC2067A – LT8710EFE 负输出演示板 4.5V ≤ VIN ≤ 28V;VOUT: –5V (在 6A)
www.analog.com/cn/design-center/evaluation-hardware-and-software/evaluation-boards-kits/dc2067a.html
 
3. 电路仿真,基于 LT8710 转换器的 LTspice 模型
www.analog.com/cn/design-center/evaluation-hardware-and-software/lt-spice-demo-circuits.html
 
 

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