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爱心徽章,06年为希翼小学奉献爱心纪念徽章

发表于 2005-10-13 13:40:00 |显示全部楼层
  本文分析了设计电信和分布式电源系统(DPS)中使用的DC/DC转换器时需要满足的一些要求。电信DC/DC转换器的输入电压范围为直流36V~75V。目前,分布式电源系统通常使用48V中间母线电压。这些系统输出中使用的DC/DC转换器有数个基本功能。其中主要功能是电压电平转换,主要用于降低至所需电平,同时具备必要的精度和良好的瞬态响应时间。因这些转换器的位置与负载非常接近,所以称为负载点(POL)转换器。负载点转换器的另一重要功能是隔离功能。电信应用需要1500V的输入到输出隔离电压。
  为满足上述要求,中等功率负载点转换器通常采用正激转换器拓扑结构。  但是,采用正激转换器会带来某些难题,因此负载点转换器的价格比反击转换器高。主要的问题是当输入电压范围过大时,应该如何为PWM控制器供电。大多数PWM控制器的电源电压最大额定值远低于负载点转换器的输入电压上限。解决这个问题有几种方法。
  首先可以用线性稳压器保持所需的电压电平(图1)。但是,这种解决方案会浪费能量,因此增加了转换器的空载功耗。当然,价格也会提高。

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  另一个可行的解决方案是使用连接至变压器的辅助绕组(图2)。但是,占空比会随着输入电压和负载的变化而变化,因此所保持的电源电压变化范围也非常大。此外,还需要在输出端连接仿真负载,以便在拔出转换器负载时控制器能继续工作,因为这种情况下的占空比非常小。这种解决方案要求的空载功耗和变压器的复杂程度均较高,因此它的低价格也抵销不了这个缺点。

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  前两种解决方案都存在一个共同的缺点:这就是电源电压在过载情况下仍然存在。 因此,在过载情况下需要建立独立于控制器电源电压的过载保护。这种要求会提高价格,并且增加了转换器的复杂程度。
  为确保电源电压对整个负载都有合理的稳定性,同时确保有效的过载保护,大家需要把辅助绕组连接至转换器的稳压电感(图3)。这种解决方案的一大缺点是需要两个隔离完善的变压器。因此,转换器的复杂程度和价格再次上升。

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  安森美半导体凭借在电源转换领域的经验,推出了型号为NCP1216A的产品,专门用于解决上述问题的器件。
  NCP1216A采用高压技术,不再存在控制器电源问题,因为该器件可以直接通过其高压引脚由中间母线电压供电,该引脚的最高额定电压值为500V。该控制器的电源电压通过动态自供电(DSS)技术从此引脚引出。该技术的内部布局如图4所示。

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  从图中可以看出,当Vcc电压过低并对外部电容充电时,内部高压(HV)电流源打开。当此电容上的电压足够高时,高压电流源将关闭。通过这种方法,电源电压受到2.2V纹波(图5)影响,将滞后稳压至11V的平均值。
  用户无需使用任何无源稳压器(电阻和齐纳二极管)或带仿真负载的辅助绕组,因此元件数量减少。此外,空载情况下的大部分时间内,高压电流源处于关闭状态,因此空载功耗迅速减少。Vcc电源电压的循环也用于建立过载保护方案,这将在下一段中阐述。
  内置过载保护是NCP1216A控制器的又一优点。该保护通过反馈引脚工作监视实现(请参见图6和图7,以便更好地理解这功能)。

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  过载情况发生时,反馈引脚电压被内部电阻拉高。此电压达到4.2V电平时,内部故障标记被断定。如果Vcc下降期间故障消失,那么控制器不会中断工作。如果Vcc电压达到Vcc导通电平时,故障标记依然有效,那么控制器停止工作并且将在另一个Vcc周期中尝试恢复:控制器在突发模式下工作,这意味着过载情况下的功耗较低。
  从图6可以看到,NCP1216A控制器的操作简单,而所需的外部元件数量最少。装有该控制器的DC/DC转换器自然受到短路保护,而且在空载情况下功耗低,无需为了保持Vcc而增加仿真负载。

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  把NCP1216A应用于36W  DC/DC电路板,在3A最高输出电流之下提供12V输出,该器件在48V输入电压电平的测量性能如下:效率:86.5%,空载待机能耗:93mW。

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