SEPIC、升壓、反相和反激式控制器解決了高阻抗、超長(cháng)工業(yè)電源線(xiàn)的電壓降問(wèn)題

引言

LT8710 是一款多功能 DC/DC 控制器，該器件支持升壓、SEPIC、反相或反激式配置，并且廣泛用于汽車(chē)和工業(yè)系統。LT8710 具備的特性使其能夠在高阻抗電源的應用、或者必須限制輸入電流的應用中使用。例如，工業(yè)廠(chǎng)房和倉庫中的長(cháng)電源線(xiàn)增加了明顯的輸入源電阻以及從轉換器至負載的顯著(zhù)電壓降。當設備重新安置時(shí)該數值會(huì )發(fā)生變化，因而使穩壓進(jìn)一步復雜化。太陽(yáng)能電池板也具有一個(gè)高輸入阻抗，以及一個(gè)峰值功率輸出和窄電壓范圍。本設計要點(diǎn)以鋰離子電池充電器為例說(shuō)明了 LT8710 怎樣解決高阻抗和電流受限輸入電源的問(wèn)題。

電路說(shuō)明和功能

圖 1 示出了一款充電器解決方案，適用于便攜式電動(dòng)工具中常用的 20 V 鋰離子電池。電壓源 VSRC 為 24 V，通過(guò)一根高阻抗電源線(xiàn)（電阻器 RLN ），在充電器輸入端子上產(chǎn)生電壓 VIN。該電壓源可被視為一個(gè)通用型 12 V 太陽(yáng)能電池板，具有 22 V 至 24 V 開(kāi)路電壓和 18 V 至 19 V 最佳工作電壓。此充電器基于一種同步非耦合式 SEPIC 拓撲，并受控于 LT8710。功率鏈路由分立式電感器 L1、L2，晶體管 Q1、Q2，介于電感器之間的去耦電容器、和輸入 / 輸出濾波器構成。電阻器 RSC 設定 2 A 的充電電流 ICHRG；電阻器 RV(FL) 設定 21 V 的浮動(dòng)電壓。電阻分壓器 RIN1/RIN2 設定輸入電壓調節水平 (在本例中為 18.6 V)。

圖1 LT8710 鋰離子電池充電器的電原理圖 (在高阻抗輸入線(xiàn)路中)

圖 2 示出了該充電解決方案隨時(shí)間變化的功能狀況。當 VIN 和電源電壓 VSRC 高于 19 V 時(shí)，基于 LT8710 的 SEPIC 將鋰離子電池充電至設定的 2 A ICHRG。當 VSRC 降至 20 V 以下時(shí)，VIN 的數值也會(huì )相應降低。當 VIN 達到輸入電壓調節水平時(shí)，LT8710 減小充電電流 ICHRG 以維持 VIN在輸入電壓調節電壓（18.6V），甚至在 VSRC 繼續下降的情況下也不例外。橫軸代表歸一化時(shí)間，其可以是“小時(shí)”(對于太陽(yáng)能電池板)、或者“分鐘”或“秒”(對于復雜工業(yè)系統中的電源)。

圖2 充電電流 (ICHRG) 與電壓電源 (VSRC) 和充電器輸入端子電壓 (VIN) 的函數關(guān)系曲線(xiàn)圖

另一種控制轉換器輸出電流的方法是根據 LT8710 的輸入即監視從 IMON 引腳引出的電容器的電壓，選擇合適的電阻器 RSC 以在最大電流條件下提供一個(gè)接近 50 mV 的電壓。在 IMON 電容器兩端反射一個(gè)對應電壓。如果沒(méi)有電流流動(dòng)，并且 ISP 和 ISN 引腳兩端的電壓為零，則 IMON 電壓大約為 0.616 V。倘若 ISP–ISN 電壓為 50 mV，那么它將 IMON 電壓反射為 1.213 V?？刹捎梦覀兊难菔倦娐?DC2067A 和對應的 LTspice^? 模型對該特性以及很多其他特性進(jìn)行評估。

結論

LT8710 是一款靈活的多功能控制器，可支持同步 SEPIC、升壓、和反相轉換器拓撲。除了寬的輸入電壓和開(kāi)關(guān)頻率范圍外，該器件還擁有先進(jìn)的特性，例如：根據輸入電流或電壓調節輸入電壓和輸出電流的能力。這些特性使 LT8710 非常適合工業(yè)、太陽(yáng)能電池板系統和其他電流受限的應用。

作者簡(jiǎn)介

Victor Khasiev 是 ADI 的一名高級應用工程師。Victor 在電力電子 (包括 AC/DC 和 DC/DC 轉換) 方面具備豐富的經(jīng)驗。他擁有兩項專(zhuān)利，并撰寫(xiě)了多篇有關(guān) ADI 半導體器件應用于汽車(chē)和工業(yè)應用的文章。這些文章涉及升壓、降壓、SEPIC、正壓至負壓、負壓至負壓、反激式、正激式轉換器、和雙向備份電源。他的專(zhuān)利為高效功率因數校正解決方案和先進(jìn)柵極驅動(dòng)器方面。Victor 樂(lè )于為 ADI 客戶(hù)提供支持，解答有關(guān) ADI 產(chǎn)品的問(wèn)題，設計和驗證電源原理圖，排布印刷電路板，故障排查，并參與測試最終系統。聯(lián)系方式：victor.khasiev@analog.com。