该变换器设计为在150 mA负载下从60 VDC到950 VDC的宽输入电压范围提供18V的非隔离标称输出电压,并可承受1100 VDC的汽车应用。该电源采用LinkSwitch-TN2系列的LNK3206GQ,用于汽车IC。
图2中的示意图显示了使用LNK3206GO的 StackFET衰减转换器。该电路提供了一个非隔离的18V,150 mA的连续输出。这种结构提高了它的耐受电压,使电路可以应用于更高的输入电压。在本设计中,汽车蓄电池将作为降压电路的预定输入源。为了模拟电池的刚性电压源,在测试过程中在测试设置中加入了大容量电容器,如图3所示。本报告中选择的所有组件均符合汽车标准。
4.1输入滤波器添加旁路电容器C1以向降压转换器提供局部瞬时电荷和稳定的DC总线。
4.2动力阶段MOSFETO1和LNK3206GO是安排在堆FET配置。电阻R1执行初始接通MOSFET的功能,以便BYPASS引脚电容器可以从输入电压充电。电阻R10和C6是用来平衡之间的MOSFET和LNK3206GQ在启动期间的电压共享。齐纳二极管(VR1、VR2和VR3)在电路中执行双重功能。它限制了LNK3206GQ的电压小于600V.V.在打开和关闭Q1时,它还向Q1提供栅极电流(来自在其结电容上存储的电荷)。串联电阻R5限制栅极充电电流,从而可以抑制任何高频振荡趋势。齐纳VR4限制了Q1的栅极到源极电压。在正常操作期间,设备通过限流电阻R9从输出供电。
U1的操作不受StackFET配置的影响。当LNK3206GQ打开Q1也打开,适用于整个输出电感L1输入电压。一旦初级电流达到LNK3206GQIC的内部电流限制,MOSFET关断。每个开关周期的准时由L1的电感值、LinkSwitch-TN2的自动电流限制和横跨C3的高压直流输入总线设置。输出调节是通过响应施加到FEEDBACK(FB)引脚的开/关反馈信号而跳过开关周期来完成的。这与控制每个开关周期的占空比(占空比周期)的传统PWM方案有显著不同。与TinySwitch不同,FB引脚的逻辑在LinkSwitch-TN中被倒置。当器件用于降压转换器配置时,这允许使用非常简单的反馈方案。进入FB管脚的电流大于49uA将抑制内部MSF ET的切换,而低于此的电流将经历切换周期。
在U1的接通时间内,电流在L1中上升,同时被传送到负载。在OFF时间内,电感电流通过自由轮二极管D1和D2向下倾斜进入C2并被输送到负载。由于高环境温度操作,二极管D1和D2应被选择为超快二极管(低TRR)。为了满足80%的二极管电压降额要求,设计了两个续流二极管串联。电容器C2的选择应具有足够的纹波电流额定值(极低ESR类型)。请参电子表格输出电容部分。
4.4输出反馈L1两端的电压在U1的关断时间内被D3、D4和C4整流和平滑。为了提供反馈信号C4两端的电压被R7和R8分开,并连接到U1的FB引脚。选择R7和R8的值,使得在额定输出电压下,FB引脚上的电压为2V.电阻R7和R8可以优化以获得更好的输出电压调节和效率。此电压为U1指定的FB引脚电流为49A。这使得简单的反馈能够满足额定输出电流下所需的士5%的总体输出公差。