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电压电流电源基于LT3782的大电流升压电路开关电源设计

引 言

  由于移动通信等技术的迅猛发展,对车载设备电源提出了更高的要求。急需一种将汽车电瓶的12 V电压转换为16 V,18.5 V,24 V等多路输出的电源,要求每路输出的电流可以达到7 A。由于市面上的升压DC/DC达不到电流需求,目前常采用将12 V电瓶电压逆变到交流220 V,再由交流220 V产生直流18.5 V等多路输出的方法,虽然其可以达到电流需求,但电源经过两次转换后,电源效率将大幅度降低,大约只有60%左右,这样的转换效率对汽车电瓶供电是很难接受的。针对这一问题,该文提出基于两相步进升压型DC/DC控制器LT3782设计大电流输出的升压型DC/DC模块的方法。

  1 LT3782简介

  LT3782是美国凌力尔特公司生产的两相步进升压型DC/DC控制器,28引脚SSOP封装芯片,开关频率在150~500 kHz之间可编程,由于采用两相BOOST拓扑结构。对输出场效应管漏电流和肖特基二极管通过电流的要求都减少一半,即两个输出相位差180°,两个输出间互相抑制输出纹波电流,输出纹波是单相BOOST转换电路的1/3。电源效率高,对散热的要求小。图1是LT3782的管脚图,第29引脚是芯片底部的散热脚。27引脚连接输入电源;4引脚接地;11引脚用来设定开关频率;20和23BGATE引脚用来驱动场效应管的栅极;8,9,1 2和13SENSE引脚用来反馈场效应管的输出电流;16引脚是输出电压反馈引脚,该脚电压为2.44 V,通过反馈电阻可以设定输出电压值。17引脚是低电压关断引脚,当该引脚的电压大于2.45 V时,器件才开始工作,当该引脚的电压小于0.3 V时,器件进入低电压关断模式。14引脚是软启动引脚,当加电时,输出电压从0 V渐变到设定的输出电压值,典型的启动时间可以由下式计算:

t=2.44C/10

  式中:C为连接14引脚到地的电容值,单位为μF;t为典型的启动时间。

LT3782的管脚图

  2 电路实现

  2.1 开关电源总体设计

  电路实现如图2所示,12 V汽车电瓶电压经过插头JP1和R5给LT3782供电,LT3782产生的两相振荡输出驱动N沟道场效应管Q1和Q2,场效应管输出分别经肖特基二极管D1和D2整流后,由电容C7滤波输出。

电路实现

  2.2 开关电源参数设定

  图2中,电阻R1用来设定LT3782的开关频率,LT3782的开关频率在150~500 kHz之间可编程。这里选取开关频率为250 kHz,参照图3取电阻值R1=75 kHz。

LT3782开关频率与设定电阻值关系图

  参照LT3782数据手册,通过输入/输出电压关系和占空比可以推算出N沟道场效应管的峰值电流约为15 A。通过设定电阻R8和R10的阻值可以设定电源的限制电流,避免电源电流过大,烧坏后面电路。LT3782的SENSE管脚的域值电压为60 mV,因而电阻R8和R10的阻值为0.004 Ω。

  输出电压是通过设定电阻R13,R7和R11的比例关系来设定的,LT3782的FB脚电压为2.44 V参考电压,这样输出电压可以通过下式计算:

公式

  汽车电瓶的过放电保护是通过设定该电源的最低工作电压实现的。当LT3782的RUN管脚电压高于2.45 V时,该电源才能正常工作,通过电阻R6和R9的分压,使汽车电瓶电压在大于10 V时,该电源才能正常工作,避免了电瓶的过放电。

  3 电路测试

  为了验证该开关电源性能,采用如图4所示的方法进行验证。因为该电源的输入电流较大,输入的直流电源采用安捷伦的6574A-J07。它的输出电流最高可达42 A,输出电压在O~50 V范围内可调,输出负载采用建伍的PEL102-201,通过它可以直观地看到输出电压和电流情况。经过验证,该电路完全满足使用单位需求。

LT3782开关电源测试电路

  4 结 语

  基于美国凌力尔特公司生产的两相步进升压型DC/DC控制器LT3782,设计了一款大电流输出的升压型DC/DC模块。该模块在12 V汽车电瓶供电下,根据需要可以提供高达7 A电流的24 V,18.5 V等多种输出,由于采用两相DC/DC新技术,电源效率达到90%以上。比电源经过转换到交流220 V后,再转换成所需电压的方法,效率明显提高,符合当前建设节约型社会的发展方向,实用性更强。


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