基于DC/DC的大電流升壓電路方案

引言

由于移動(dòng)通信等技術(shù)的迅猛發(fā)展，對車(chē)載設備電源提出了更高的要求。急需一種將汽車(chē)電瓶的12V電壓轉換為16V,18.5V,24V等多路輸出的電源，要求每路輸出的電流可以達到7A。由于市面上的升壓DC/DC達不到電流需求，目前常采用將12V電瓶電壓逆變到交流220V,再由交流220V產(chǎn)生直流18.5V等多路輸出的方法，雖然其可以達到電流需求，但電源經(jīng)過(guò)兩次轉換后，電源效率將大幅度降低，大約只有60%左右，這樣的轉換效率對汽車(chē)電瓶供電是很難接受的。

針對這一問(wèn)題，該文提出基于兩相步進(jìn)升壓型DC/DC控制器LT3782設計大電流輸出的升壓型DC/DC模塊的方法。

1　LT3782簡(jiǎn)介

LT3782是美國凌力爾特公司生產(chǎn)的兩相步進(jìn)升壓型DC/DC控制器，28引腳SSOP封裝芯片，開(kāi)關(guān)頻率在150～500kHz之間可編程，由于采用兩相BOOST拓撲結構。對輸出場(chǎng)效應管漏電流和肖特基二極管通過(guò)電流的要求都減少一半，即兩個(gè)輸出相位差180°，兩個(gè)輸出間互相抑制輸出紋波電流，輸出紋波是單相BOOST轉換電路的1/3。電源效率高，對散熱的要求小。圖1是LT3782的管腳圖，第29引腳是芯片底部的散熱腳。27引腳連接輸入電源；4引腳接地；11引腳用來(lái)設定開(kāi)關(guān)頻率；20和23BGATE引腳用來(lái)驅動(dòng)場(chǎng)效應管的柵極；8,9,12和13SENSE引腳用來(lái)反饋場(chǎng)效應管的輸出電流；16引腳是輸出電壓反饋引腳，該腳電壓為2.44V,通過(guò)反饋電阻可以設定輸出電壓值。17引腳是低電壓關(guān)斷引腳，當該引腳的電壓大于2.45V時(shí)，器件才開(kāi)始工作，當該引腳的電壓小于0.3V時(shí)，器件進(jìn)入低電壓關(guān)斷模式。14引腳是軟啟動(dòng)引腳，當加電時(shí)，輸出電壓從0V漸變到設定的輸出電壓值，典型的啟動(dòng)時(shí)間可以由下式計算：



式中：C為連接14引腳到地的電容值，單位為μF;t為典型的啟動(dòng)時(shí)間。



2　電路實(shí)現

2.1　開(kāi)關(guān)電源總體設計

電路實(shí)現如圖2所示，12V汽車(chē)電瓶電壓經(jīng)過(guò)插頭JP1和R5給LT3782供電，LT3782產(chǎn)生的兩相振蕩輸出驅動(dòng)N溝道場(chǎng)效應管Q1和Q2,場(chǎng)效應管輸出分別經(jīng)肖特基二極管D1和D2整流后，由電容C7濾波輸出。



2.2　開(kāi)關(guān)電源參數設定

圖2中，電阻R1用來(lái)設定LT3782的開(kāi)關(guān)頻率，LT3782的開(kāi)關(guān)頻率在150～500kHz之間可編程。這里選取開(kāi)關(guān)頻率為250kHz,參照圖3取電阻值R1=75kHz。



參照LT3782數據手冊，通過(guò)輸入/輸出電壓關(guān)系和占空比可以推算出N溝道場(chǎng)效應管的峰值電流約為15A。通過(guò)設定電阻R8和R10的阻值可以設定電源的限制電流，避免電源電流過(guò)大，燒壞后面電路。LT3782的SENSE管腳的域值電壓為60mV,因而電阻R8和R10的阻值為0.004Ω。

輸出電壓是通過(guò)設定電阻R13,R7和R11的比例關(guān)系來(lái)設定的，LT3782的FB腳電壓為2.44V參考電壓，這樣輸出電壓可以通過(guò)下式計算：

Vout=2.44[1+（R13+R7）/R11]

汽車(chē)電瓶的過(guò)放電保護是通過(guò)設定該電源的最低工作電壓實(shí)現的。當LT3782的RUN管腳電壓高于2.45V時(shí)，該電源才能正常工作，通過(guò)電阻R6和R9的分壓，使汽車(chē)電瓶電壓在大于10V時(shí)，該電源才能正常工作，避免了電瓶的過(guò)放電。

3　電路測試

為了驗證該開(kāi)關(guān)電源性能，采用如圖4所示的方法進(jìn)行驗證。因為該電源的輸入電流較大，輸入的直流電源采用安捷倫的6574A2J07。它的輸出電流最高可達42A,輸出電壓在0～50V范圍內可調，輸出負載采用建伍的PEL1022201,通過(guò)它可以直觀(guān)地看到輸出電壓和電流情況。經(jīng)過(guò)驗證，該電路完全滿(mǎn)足使用單位需求。



4　結語(yǔ)

基于美國凌力爾特公司生產(chǎn)的兩相步進(jìn)升壓型DC/DC控制器LT3782,設計了一款大電流輸出的升壓型DC/DC模塊。該模塊在12V汽車(chē)電瓶供電下，根據需要可以提供高達7A電流的24V,18.5V等多種輸出，由于采用兩相DC/DC新技術(shù)，電源效率達到90%以上。比電源經(jīng)過(guò)轉換到交流220V后，再轉換成所需電壓的方法，效率明顯提高，符合當前建設節約型社會(huì )的發(fā)展方向，實(shí)用性更強。