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(多图) 50W内部总线结构电源

Maxim公司?? 2006年11月05日 ?? 收藏0

  引言

  内部总线结构(IBA)包含两个功率转换级。第一级用总线转换器获得中间总线电压;第二级用负载点(POL)转换器将中间总线电压转换到一个或多个低的、稳定的电压,以便给邻近负载供电。在此文中,我们描述了一个12V/50W,稳定而高效的,将12V与48V总线隔离的总线转换器。

  电源规范

  ●?输入电压:48VDC、±5%调整率
  ●?输出:12V,4.2A
  ●?最低负载:0A
  ●?纹波:±1%峰峰值
  ●?隔离:1500VAC
  ●?低成本
  ●?效率:>90%
  ●?输出应有短路及过载保护

  电压转换拓扑

  该设计中有多种电源转换拓扑可供选择。所选定的拓扑必须成本低且效率高。基于低成本的要求,我们只好选择直接驱动式、单开关拓扑。要实现高效的目标就需要在次级中同步整流,最适合的选择是:
  ●?在次级(见图1)上带同步整流的单开关反激转换器
  ●?带初级复位线圈和次级(见图2)同步整流的单开关正激转换器

带同步整流的单开关反激转换器

带初级复位线圈和次级同步整流的单开关正激转换器


  单开关反激拓扑与正激拓扑相比,有一个优势是不用输出电感。我们还必须增加额外的驱动变压器T2,和一些附加电路,用来将PWM控制器U1的初级驱动信号传递到次级。之后该信号用来在开通初级MOSFET Q1前关断次级中的同步MOSFET Q2。另外,增加Q3、Q5、C6、R3、D3及R4电路以延迟MOSFET Q1的开启,从而保证在Q1开启前次级MOSFET Q2是关断的。若没有这个电路,MOSFET Q2关闭前,变压器次级上会出现短路,导致MOSFET Q1开启时出现电流尖峰。

  在单开关正激转换器拓扑中,我们需要另加一个电感,但输出电容要比反激拓扑设计中的小些。只要确保变压器T1完全复位,在开启主开关之前变压器上的电压为零,我们还可以省掉额外的驱动变压器(上面提到的T2)。

实际电源的示意图


  由于IBA电源具有窄输入电压范围,我们可以使工作占空比最大。MAX5003 PWM控制器将被用到下面描述的设计中。图3是实际电源的示意图。

  图4中,纹波及噪声测量的带宽为20MHz。在满载及48V输入时的纹波峰/峰值为110MV。

12V/4.2A(输入为48VDC)时的纹波及噪声


  图5中,48V输入时Q7上的峰值电压为152V。这是因为复位线圈没有箝位,而是采用LC谐振对变压器进行复位,谐振电路由变压器励磁电感和Q7两端的总等效电容组成。总电容包括变压器初级电容、MOSFET Q7电容及来自Q5 (D-S)的等效电容。还要注意的是变压器电压正好在Q7开启之前达到零,缩短了二极管D5的导通时间,优化了效率。

48V输入时Q7上的峰值电压为152V


  图6中,在开启Q7前,同步续流MOSFET Q5已被关断,因此可防止Q7中出现电流尖峰。电路尖峰将降低效率。

  图8中,该电源在50W、输入为48V时的测量效率为93%。电源符合设计中指定的所有要求。短路情况下,电源将进入打嗝式限流模式,在短路去除后恢复成满载状态。


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50W? 内部总线? 电源?

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