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輸入電壓過高/低,無法為負載供電?

微云疏影 ? 來源:ADI ? 作者:ADI ? 2022-04-12 10:54 ? 次閱讀
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本文介紹在電路的輸入電壓過高或過低而無法為負載供電時,配備PassThru?(直通)模式的特殊轉(zhuǎn)換器如何發(fā)揮作用。本文將通過示例,說明如何使用配備直通模式的降壓-升壓穩(wěn)壓器和升壓穩(wěn)壓器來提高供電效率和改善EMC性能。

在某些應用中,現(xiàn)有的電源電壓可以直接驅(qū)動負載,無需使用額外的電壓轉(zhuǎn)換器。有時候,當操作狀態(tài)出現(xiàn)異常時,電源電壓可能過高或過低,無法直接為負載供電。在這些情況下,可以使用針對這種操作優(yōu)化的特殊電壓轉(zhuǎn)換器。例如,工業(yè)24 V系統(tǒng)就是這樣一種應用。我們假設(shè)負載需要24 V電源電壓,但是可用的24 V輸入電壓有時候會升高到38 V,或者降低到15 V,超出負載可允許的電源電壓范圍。對于這些應用,可以使用典型的升壓穩(wěn)壓器或降壓-升壓穩(wěn)壓器。

圖1所示為這類應用的系統(tǒng)示意圖。便攜式無線電設(shè)備由電池提供電壓。負載可以接受介于10 V和14 V之間的電壓,但電壓源的輸出范圍可能為8 V至16 V。那么內(nèi)插的降壓-升壓穩(wěn)壓器可以在輸出端將電壓轉(zhuǎn)換為12 V。如果電源電壓略低于12 V,轉(zhuǎn)換器采用升壓模式工作,如果電源電壓高于12 V,則采用降壓模式工作。

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圖1. 系統(tǒng)中負載的可允許電壓范圍小于電源的可能電壓范圍。

使用直通模式實現(xiàn)改善

諸如圖1所示的系統(tǒng)運行良好,但仍然還有改善的空間。如果電壓源的電壓大部分時間可以直接為負載供電,那么可以在直通模式下使用降壓-升壓穩(wěn)壓器。此時,在電源設(shè)計人員定義的輸入電壓范圍內(nèi),輸入電壓將直接傳送至降壓-升壓穩(wěn)壓器的輸出端。這種操作的優(yōu)勢在于不會產(chǎn)生任何形式的開關(guān)損耗,且電路效率非常高。此外,由于在這種操作模式下不會產(chǎn)生電流脈沖,電路工作時產(chǎn)生的電磁輻射量極低。

圖2所示為配有直通模式的新 LT8210 降壓-升壓控制器電路的功率級。在這種模式下,H橋的兩個高端開關(guān)永久開啟,兩個低端開關(guān)永久關(guān)閉。通過這種方式,根據(jù)電流和電壓情況,可以實現(xiàn)近乎100%的效率。

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圖2. 配有直通模式的LT8210降壓-升壓穩(wěn)壓器,用于在標準操作中傳送電壓。

除了降壓-升壓解決方案(LT8210),升壓穩(wěn)壓器也支持直通模式。ADI公司新推出的 LT8337 Silent Switcher?升壓穩(wěn)壓器本身集成了直通模式。圖3展示了LT8337升壓轉(zhuǎn)換器背后的這一概念。啟用直通模式時,高端開關(guān)永久開啟,低端開關(guān)永久關(guān)閉。

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圖3. 采用Silent Switcher技術(shù)的LT8337升壓穩(wěn)壓器,也提供直通模式。

在升壓穩(wěn)壓器中,高端開關(guān)通常通過反激式二極管執(zhí)行。這樣一來,在設(shè)置的輸出電壓之上增加的穩(wěn)壓器電源電壓會自動通過電感和反激式二極管。但是,專用的直通模式可以通過主動開啟高端MOSFET,幫助有效降低二極管的電壓壓降。直通模式還負責關(guān)閉LT8337的所有不必要功能。因此,IC本身的電流消耗可能僅達到15 μA。這對電池供電的應用尤其效果顯著。

小結(jié)

直通模式可以提高電源的效率,并改善EMC性能。對于可用的電源電壓通常在負載的可允許電壓范圍內(nèi)的應用,這些優(yōu)勢的作用尤其明顯。但是,用戶還必須清楚,在直通模式下,不會在定義的電壓閾值范圍內(nèi)發(fā)生輸出電壓調(diào)節(jié),雖然在許多應用中并不需要進行這種調(diào)節(jié)。

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