負電壓DC/DC開(kāi)關(guān)電源的設計

圖10 CCM-CPM型電壓外環(huán)系統框圖

　　圖11為實(shí)際非隔離負電壓DC/DC變換電路補償網(wǎng)絡(luò )的硬件電路圖。

圖11 補償網(wǎng)絡(luò )硬件電路圖

　　補償網(wǎng)絡(luò )的靜態(tài)放大倍數與電源控制器反饋引腳相對于其參考地的靜態(tài)工作電壓Vf成正比，這里的靜態(tài)工作電壓Vf滿(mǎn)足如下關(guān)系式：

　　注意Vf的值應在適中的范圍，當取值太大，會(huì )降低系統的信噪比。當取值太小，系統的靈敏度和穩態(tài)特性都會(huì )下降。

　　補償網(wǎng)絡(luò )的動(dòng)態(tài)特性通過(guò)電容C2、C3、C4來(lái)補償。其中電容C2引入超前校正，有效的提高了系統的動(dòng)態(tài)穩定性。電容C3則增大了系統的帶寬。而電容C4起到了旁路高頻噪聲的作用。因此通過(guò)合理的選擇C2、C4、C4的電容值，可以使系統獲得較滿(mǎn)意的動(dòng)態(tài)補償效果。

　　3 實(shí)驗研究

　　對圖4所示的電路進(jìn)行實(shí)驗研究，實(shí)驗電路的主要參數為，輸入電壓Vi=-24V,輸出電壓Vo=-15V,輸出電感L1=33μH,輸出電容C1=10μF,二極管VD1為肖特基二極管1N5819。

　　由圖12所示的輸出電壓波形可得，利用圖4所示的非隔離負電壓DC/DC開(kāi)關(guān)電源可以很容易實(shí)現負電壓的穩定輸出。并且反饋回路的靜態(tài)放大倍數很大，使輸出的負電壓有很好的穩態(tài)特性。

圖12 滿(mǎn)載時(shí)LT1935內部功率三極管集電極電壓和輸出電壓波形示意圖

　　圖12給出了滿(mǎn)載情況下電源控制器LT1935內部功率三極管集電極輸出電壓的波形?？梢?jiàn)在滿(mǎn)載時(shí)系統不會(huì )產(chǎn)生過(guò)高的峰值電流，電感電流的波動(dòng)小，即輸出紋波電流得到很好的抑制，有利于非隔離負電壓DC/DC開(kāi)關(guān)電源的高效率工作和帶負載能力。同時(shí)系統的開(kāi)關(guān)頻率很高，反饋回路的帶寬得到了保證。

　　圖13給出了滿(mǎn)載情況下輸出紋波電壓的波形，顯然，輸出紋波電壓的波動(dòng)小，且無(wú)脈動(dòng)，輸出紋波電壓得到了很有效的抑制。

圖13 滿(mǎn)載時(shí)輸出電壓和輸出紋波電壓波形示意圖

　　4 結論

　　提出了一種基于峰值電流控制的新型非隔離負電壓DC/DC開(kāi)關(guān)電源設計方案。在連續電流模式下，保證輸出電容能通過(guò)輸出電感得到持續充電，使輸出紋波得到了有效的抑制，從而達到提高系統帶負載能力以及效率的目的。同時(shí)結合平均電路法構建該開(kāi)關(guān)電源在CCM條件下的小信號模型，設計了電壓外環(huán)的補償網(wǎng)絡(luò )，增強了系統的整體性能。實(shí)驗測試表明，本方案簡(jiǎn)單、合理、可行，具有一定的工程實(shí)際意義。