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低成本高性能的新型PWM控制器
低成本高性能的新型PWM控制器
 更新時間:2008-8-18 10:14:33  點擊數:18
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低成本高性能的新型PWM控制器


凌特公司 Tony Armstrong
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摘 要: 為提高駕乘的舒適性和安全性,新一代汽車都采用電機控制下面的汽車應用:刮水器、天窗、門鎖、車窗升降機、油門踏板、HVAC(暖風、通風及空調)、防抱死制動系統(tǒng)(ABS)等。對于這些應用,很多工業(yè)設備采用半橋電路,如機器人技術、鉆機及所有需要直流電機控制的應用。新的封裝和先進芯片實現了全集成的直流電機驅動器。本文將介紹ST如何使用智能集成器件驅動直流電機,以及解決應用中常見問題的有益建議。
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背景
---大多數電信電源系統(tǒng)采用一個-48V總線分布電源,-48V總線在保證設備安全的情況下能夠使功耗保持在較低的水平。但大多數電信子系統(tǒng)并不直接采用 -48V電壓,而是要求先進行隔離式DC/DC轉換,從-48V總線電壓轉換出各個子系統(tǒng)的工作電壓。很多廠商都提供采用標準引腳和機械封裝的分立式DC/DC轉換器模塊,這是非常易于應用的解決方案,從而節(jié)約一些工程時間,縮短產品上市時間,但是電源模塊會增加成本,每模塊需額外增加7~18美元。
---新的發(fā)展趨勢是在電路板上貼裝電源轉換器,通常每個電路板只需一個隔離式DC/DC轉換器。整個系統(tǒng)內核電壓可以從主隔離電源軌獲得,這通常是3.3V、5V或12V。與每電源軌采用電源模塊的方法相比,由非隔離DC/DC轉換器提供內核電壓能夠進一步節(jié)省成本。

新趨勢
---要使電路板貼裝電源轉換器易于實施,就需要具有適當功能的控制電路。電流模式PWM控制器LT1950可以被用在從幾瓦到500瓦以上的隔離電源轉換器中,全部所需要的控制功能都集成在一個設備中,包括自適應最大占空比鉗位、斜率補償和前緣消隱,易于編程,能夠對轉換器解決方案進行優(yōu)化以達到高性能、低成本和小型化,非常適用于控制電路。
---可對LT1950進行編程來自動適應最大占空比進行鉗位,在負載和線路瞬變情況下限制變壓器重置電壓,這樣就可以在以變壓器為基礎的設計中采用很小的變壓器、MOSFET和輸出整流器,使基于LT1950的前向轉換器能夠采用MOSFET利用率遠遠超過50%占空比的單MOSFET架構。這些設計可以代替電源模塊,而且成本較低,效率和瞬態(tài)響應性能都十分優(yōu)越。


器件描述
---LT1950的輸入為3~25V,采用電流模式架構,提供快速的瞬態(tài)響應能力和非常簡單的頻率補償,內部結構如圖1所示。誤差放大器的正輸入采用1.23V±2%的基準電壓,從而使輸出電壓能夠精確編程。VREF引腳的2.5V基準輸出能夠向外提供2.5mA電流。SHDN引腳提供精確的1.32V門限及電流滯后,可以對欠壓鎖定和停機進行精確編程。從ROSC引腳到地的電阻器用來將開關頻率設置在100~500kHz之間。此外,LT1950可以同步至編程頻率的1.5倍。對于斜坡補償要求,LT1950內部有設定電平和SLOPE引腳開路。要將斜坡補償提高到3倍,必須在SLOPE引腳和VREF引腳之間加入一個電阻器。LT1950可編程的斜坡補償允許在持續(xù)模式工作中采用電感、環(huán)路帶寬調節(jié)以加速瞬態(tài)響應,為各種電路布局提供優(yōu)化的噪聲容限。
---LT1950控制一個在GATE引腳上外置的MOSFET開關,峰值電流是通過開關源極中的一個功率電阻器借助一個與ISENSE引腳相連的檢測點來監(jiān)測的。在ISENSE引腳的電流檢測門限與誤差放大器輸出(COMP引腳)電壓成比例關系,并控制MOSFET峰值開關電流,提供周期間的電流限制。要避免由于在MOSFET導通期間產生的噪聲使ISENSE門限發(fā)生誤跳變,LT1950有內置的前緣消隱,通過增加從BLANK引腳到地的電阻,可以進一步延長消隱期限。
---圖2示出了采用LT1950的同步前向轉換器,能夠從48V輸入提供高效率的3.3V、20A分離輸出,具有94%的峰效率和超快瞬態(tài)響應,單個主MOSFET架構簡化了電路并節(jié)省了材料,使電源組件可簡單定標以實現更寬的輸出電壓和電流。LT1950自適應最大占空比鉗位使轉換器中的電源組件可以在75%占空比的情況下工作。相對于占空比在50%以內的傳統(tǒng)前向轉換器而言,這種設計使MOSFET、轉換器和輸出整流器的利用效率提高了50%。同步輸出整流器MOSFET由LT1698驅動,它還可以做為誤差放大器和光耦合器驅動器。系統(tǒng)的良好散熱提高了效率并降低了元件的溫度。

結論
---LT1950易于編程,僅需少量的外部組件,可編程開關頻率、斜坡補償和前緣消隱使其可針對各種電感值、MOSFET類型和電路板布局進行優(yōu)化,可編程自適應占空比箝位使前向轉換器能夠使用單MOSFET;贚T1950的前向轉換器具有高轉換效率、快速的瞬態(tài)響應和良好的溫度性能,并且能夠使用小尺寸組件來降低成本,是電源模塊理想的代替品。
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(Artesyn公司供稿)
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