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发表人：打盹的灵魂 |
发表时间：2021/10/14 11:40:00 |
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| 本栏论题： |
双极性、双向电源的高性能转换器解决方案 [358] |
双极性、双向电源的高性能转换器解决方案。大多数电子系统依赖于正导体或负电压轨，但有些应用需要单电压同时为正电压轨和负电压轨。在这种情况下，正电源或负电源由相同的终端提供，即，可以在整个电压范围内调节电源的输出电压，并且可以平稳地转换。例如，除了传统的电压源之外，还提供了一些汽车和音频应用，并且还可以使用电源用于负载和输出端子。汽车系统中的再生制动是这种应用。关于单终端双极电源已经介绍，对于在输入期间可以工作的解决方案，没有看到相关信息，同时继续提供双向功能的同时可以提供电压降(例如冷启动条件)。本文介绍了不受输入电压影响的解决方案，同时产生电力并实现反向电流流(即输出到输入)。
双极双向电源电路
该4个象限转换器由中间总线转换器Vinter(级别1)提供，提供12 V至24 V，标称电压为12 V至16 V，标称有标准汽车电池电压的输出电压。电压范围匹配。整个2级转换器的输出电压为±10 V，提供3个负载电流。输出电压由控制器U1的CTRL引脚上的电压源控制信号控制。
通过低通滤波器C F，R F可缓解变化的变化。驱动系统包括两个MOSFET，其是N沟道QN1和P沟道QP1;两个离散电感器L1和L2和输出滤波器。使用两个离散电感器的替换可以延长适用的磁电范围，可以使用预认证和测试扼流圈。由于输出具有双极特性，因此输出滤波器仅由陶瓷电容构成。
整个2级转换器的输入电压范围为5 V至24 V，涵盖了冷启动压降和汽车电子的工业应用。启用转换器时，基于控制器U2的升压转换器(级1)保持或高于12V。升压转换器的电力系统包含电感L3，MOSFET Q1和Q2.2结构支持下游4象限转换器，在所有操作条件下提供±10 V电压。
双极电源提供当前的工作原理
当输入电压施加到VIN侧时，如果输入减少到12 V，则升压转换器将其蒸频输出到12 V.如果VIN超过12 V型号的标称12 V CAR，Boost转换器进入Pass-Thrutm。在此模式下，顶部MOSFET Q1将始终在100%占空比下运行，因此不执行切换操作;施加到4个象限转换器的电压Vinter相对稳定地保持在VIN中。
VIN范围从14 V至5 V，从14 V.V IN = 5 V / DIV，V OUT = 5 V / DIV，升压SW = 10 V / DIV，时间标准为200μs/ div。
与典型的2个设备相比，该方法极大地提高了系统效率(即升压/反向相位)。这是因为Pass-Thru模式的效率(在此模式下在此模式下)可以近100%，基本上将电力系统转换为单级转换器。如果输入电压低于12 V(例如，在冷启动期间)，升压转换器将切换以将V帧调整为12 V至12V。即使输入电压急剧下降，也使用该方法，4象限转换器还可以提供±10 V电压。
控制电压达到最大值(在此示例中，它为1.048 V)，转换器输出为+10 V.当控制电压达到最小(100 mV)时，转换器输出为-10 V.控制之间的关系电压和输出电压，其中控制电压为60Hz正弦信号频率，峰值峰值为0.9048 V.所得转换器输出是相应的60 Hz正弦波，峰值峰值为20 V 。-10 V稳定变化的输出变为+10V。
与正弦控制信号的功能关系的正弦波输出波形。 v ctrl = 0.5 v / div，vOUT = 5 V / DIV，时间标准为5 ms / div。
在这种操作模式下，4象限转换器调节输出电压。输出电压由U1通过其FB引脚上的电阻R FB感测。将引脚上的电压和控制电压进行比较，并根据比较结果调整转换器的占空比(即QN1上的栅极信号)，使得输出电压保持稳定。如果V接口，控制或V OUT改变，则执行占空比调制，从而相应地调整输出。 MOSFET QP1与QN1同步以实现同步整流，进一步提高效率。
效率和负载电流之间的关系。
双极电源提供当前的工作原理
当输入电压施加到V侧的V侧，如果输入减少到12 V，则升压转换器将V帧输出到12 V。如果vin n通常通常是标称12V汽车的12V，升压转换器进入PASS-THRU TM模式。在此模式下，顶部MOSFET Q1将始终在100%占空比下运行，因此不执行切换操作;施加到4个象限转换器的电压Vinter相对稳定地保持在VIN中。
当电流反向流量时，4象限转换器调整从V OUT到V中的输出电流;在此模式下，转换器不调整电压。 4象限控制器检测电阻在两端产生输出电流，并调整其占空比，保持设定值中的压降(在该解决方案中50 mV)。
当由4个象限转换器产生的电压超过指定的最小值时，升压转换器进入通电模式，顶部MOSFET Q1始终接通，并且输出电流预设值被提供最小。在终端中提供v。
此工作模式已被测试和验证。为此，电路中的V OUT。连接到实验室电源(设置为12.5V)，V IN连接到电子负载，流过转换器的电流为4.5A。
负载(反向电流)模式下象限转换器传输的热图像。 4.5A电流从V OUT端子流到12.5 V电源(V OUT)的V中的V.
显示了转换器的活动照片，它由两个焊接ADI演示文稿组成：DC2846A升压转换器呈现电路和DC2240A 4象限转换器呈现电路。
两个现成的ADI演示文稿的测试电路。左侧是LTC7804(DC2846A)。右侧是LT8714(DC2240A)。
组件选择和传输系统计算
为此应用选择的这两个控制器具有高性能，高效率，易于使用。 LinearTM是一个易于使用的4个象限控制器，可支持高效的同步整流 |
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