采用降压型控制器产生负电压

亚德诺半导体 2020-01-17 1848

描述

Victor Khasiev

Analog Devices 公司

引言

负电压被用于为汽车信息娱乐系统中数量越来越多的 LCD 显示屏供电。同样，在工业和铁路环境中，负电压轨可满足仪表和监视应用的需要。在所有的情况下，负电压轨均必须用正电源产生，但是正至负 IC 不像降压型控制器那样容易获得。制造商不太可能拥有经过测试的合格负输出转换器，却很可能已经有了一些经过核准的降压型控制器，例如 LTC3892 双输出控制器。为避免因测试专用负输出转换器招致额外的耗时和成本，可使用 LTC3892 双输出降压型控制器以 Ćuk 拓扑产生负输出电压。

双输出转换器：–12 V/3 A 和 3.3 V/10 A

LTC3892 是一款双输出控制器，其中一个输出可用于提供一个正电压，而另一个通道则用于产生一个负电压，如图 1 所示。这款解决方案的输入电压范围为 6 V 至 40 V，其中 VOUT1 等于 3.3 V (10 A)，VOUT2 等于 –12 V (3 A)。VOUT1 配置为直通式降压型转换器拓扑，具有功率链路组件 Q2、Q3、L1，以及输出滤波电容器。将输出设定为 3.3 V 无需在 VFB 引脚上布设分压器 (直接连接至输出)，因为 LTC3892-2 具有固定的 3.3 V 或 5 V 输出 (分别通过将 VPRG1 接地或连接至 INTVCC 来设定)。

图 1.一款用于产生正电压和负电压的解决方案。VOUT1 为 3.3 V (10 A)，VOUT2 为 –12 V (3 A)

VOUT2 是一个负输出电压 (相对于 GND)。运放 U2 (LT1797) 连线为一个差分放大器，用于检测该负电压并将其调整为 LTC3892 误差放大器 (EA) 的 0.8 V 基准。在这一方法中，LTC3892 的 EA 和这个运放均参考于系统 GND，从而简化了电源控制和功能。用于设定负输出电压的种子公式为：

VOUT2 采用异步 Ćuk 拓扑，并包括功率链路组件 Q1、D1、L2 和输出滤波电容器。Ćuk 拓扑在其他技术文献中有广泛涉及，所以这里就不详细介绍了。功率链路组件上承受的应力可用下面的公式概括：

这款解决方案的评估采用了 DC2727A 演示板，图 2 示出了 VOUT2 效率。另外，这种方法在我们 LTC3892-2 的 LTspice® 仿真模型中也是可用的。

图 2.在 14 V 输入时负输出 (VOUT2) 的效率

结论

LTC3892 是一款通用和灵活的控制器，虽然在表面上是专为同步降压型转换而设计的，但是它也可在 Ćuk 拓扑中使用，为汽车、工业和其他应用产生正电压和负电压。

作者简介

Victor Khasiev 是 Analog Devices 的一名高级应用工程师。Victor 在电力电子 (包括 AC/DC 和 DC/DC 转换) 方面具备丰富的经验。他拥有两项专利，并撰写了多篇文章。这些文章有关 ADI 半导体器件在汽车和工业领域的应用。文章的内容涵盖升压、降压、SEPIC、正压至负压、负压至负压、反激式和正激式转换器、以及双向备份电源。他的专利为高效功率因数校正解决方案和先进栅极驱动器方面。Victor 乐于为 ADI 客户提供支持，解答有关 ADI 产品的问题，设计和验证电源原理图，排布印刷电路板，故障排查，并参与测试最终系统。联系方式：victor.khasiev@analog.com。

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