基于lt3573隔離型反激式dc-dc開關(guān)電源的設(shè)計(jì)

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1、基于LT3573隔離型反激式DC-DC開關(guān)電源的設(shè)計(jì)???2?LT3573簡(jiǎn)介???LT3573是一種單片開關(guān)穩(wěn)壓器件，專為隔離型反擊式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)。在隔離型反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，變壓器原邊電路需要時(shí)時(shí)感知到副邊輸出電壓的變化信息，以便維持輸出電壓穩(wěn)定。在以往的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，常常采用光電耦合器件或者另外增加變壓器繞組，來(lái)得到輸出電壓反饋信息。光電耦合器件存在的問(wèn)題是：①耗費(fèi)輸出功率；②成本增加，電路結(jié)構(gòu)便得復(fù)雜；③有限的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、器件非線性、老化等，都會(huì)帶來(lái)麻煩。???另外若新增變壓器或變壓器繞組，無(wú)形就會(huì)使變壓器物理尺寸變大，成本增加，其動(dòng)

2、態(tài)響應(yīng)也不怎么樣好。而LT3573則無(wú)需外接光電耦合器件或第三繞組，其特有的內(nèi)置反激誤差放大器，在二次側(cè)繞組電流為零時(shí)，反激誤差放大器開始取樣輸出電壓信息，直接從變壓器原邊的反激電壓波形檢測(cè)輸出電壓的變化信息，自動(dòng)維持輸出電壓的穩(wěn)定性，這也是此IC設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)之所在。反激電壓由于RFB和Q2的作用，變換成電流，這個(gè)電流幾乎全部流過(guò)電阻RREF，形成反饋電壓，進(jìn)入反激誤差放大器，并與其1.22V的參考電壓進(jìn)行比較，以便后續(xù)電路能調(diào)整開關(guān)管的占空比，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的，如圖1所示。???一個(gè)1.25A、60V的NPN型功率開關(guān)管以及全部控制邏

3、輯單元都集成到一個(gè)16引腳MSOP封裝的LT3573內(nèi)部。極大地簡(jiǎn)化了該集成塊應(yīng)用的外圍電路設(shè)計(jì)工作，在3V~40V的輸入電壓范圍內(nèi)工作，最大輸出功率值可達(dá)7W。可應(yīng)用于需要隔離型電源的眾多領(lǐng)域，比如工業(yè)、醫(yī)療、數(shù)據(jù)通信、汽車應(yīng)用、低功率PoE和VoIP電話接口等。???LT3573工作于邊界模式，與對(duì)等的連續(xù)傳導(dǎo)模式設(shè)計(jì)相比較，邊界模式工作允許使用較小的變壓器。?圖1LT3573內(nèi)部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)框圖3鉗位電路的設(shè)計(jì)???變壓器漏感Lsl（無(wú)論原邊還是副邊），如圖2所示，會(huì)在原邊引起一個(gè)電壓尖峰出現(xiàn)。當(dāng)輸出開關(guān)關(guān)閉后，這個(gè)尖峰隨著更高的負(fù)載電流

4、越來(lái)越尖，這就需要選擇能量吸收網(wǎng)絡(luò)消耗掉漏感中儲(chǔ)存的能量。在大多數(shù)情況下，需要用緩沖電路，以避免過(guò)壓擊穿輸出開關(guān)節(jié)點(diǎn)。所以，變壓器漏感應(yīng)盡量減少。???選擇吸收網(wǎng)絡(luò)鉗位反激開關(guān)電壓尖峰。由于開關(guān)變壓器的漏感產(chǎn)生的電壓尖峰，反激電壓可由下式計(jì)算：??????????????????（1）???其中：VF—變壓器二次側(cè)整流二極管D2正向壓降；???ISEC—變壓器二次側(cè)電流；???ESR—二次回路的總阻抗；???NPS—變壓器有效的原副邊匝數(shù)比；???VOUT—輸出電壓。????這個(gè)電壓和輸入電壓之和（VIN+VFLBK）直接加到了功率開關(guān)管Q

5、1的集電極上，容易造成功率開關(guān)管Q1的二次擊穿而損壞。為了鉗位電壓尖峰值在開關(guān)管的額定值以內(nèi)，最常用RCD吸收電路，使得開關(guān)管關(guān)斷期間，儲(chǔ)存在漏感中的能量轉(zhuǎn)移到吸收網(wǎng)絡(luò)電容C1里，并且最終消耗在電阻R1上，如圖2所示。???這里的鉗位二極管D1開關(guān)速度要足夠快，否則，開關(guān)管關(guān)斷瞬間，漏感尖峰無(wú)法及時(shí)傳遞到電容C1上而會(huì)在開關(guān)管Q1集電極產(chǎn)生瞬間高壓，如圖3所示。因此，肖特基二極管通常是最好的選擇。???一旦鉗位二極管D1開通，漏感電流就會(huì)被C1吸收，吸收時(shí)間不得長(zhǎng)于150ns，如圖3所示的tSP<150ns，否則，會(huì)干擾輸出電壓的穩(wěn)定性。?

6、??吸收電阻R1影響電壓尖峰幅度Vc和持續(xù)時(shí)間tSP，tSP時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)引起檢測(cè)輸出電壓失真，如圖所示。?????圖2RCD吸收電路圖??????????圖3開關(guān)管Q1集電極電壓波形示意圖???4開關(guān)變壓器設(shè)計(jì)???4.1原邊最小電感量???因?yàn)長(zhǎng)T3573通過(guò)檢測(cè)開關(guān)變壓器原邊反激脈沖波來(lái)調(diào)整隔離輸出電壓。當(dāng)二次側(cè)繞組傳導(dǎo)電流時(shí)，LT3573就從SW引腳獲得輸出電壓信息，這時(shí)，取樣電路需要一個(gè)最低限度的時(shí)間取樣輸出電壓。為了保證足夠的取樣時(shí)間，原邊就需要保持一個(gè)最低電感值LPRI。該電感值計(jì)算公式如下：????????????（2

7、）???式中：???toff(MIN)=350ns，開關(guān)管最小關(guān)斷時(shí)間；???IMIN=250mA，轉(zhuǎn)換器的最低電流限制。???4.2變壓器匝數(shù)比???一般來(lái)說(shuō)，選擇變壓器匝數(shù)比，是為了最大限度地獲得輸出功率，也可使轉(zhuǎn)換器有足夠的電流處理能力，但是匝數(shù)比不能太大了。對(duì)于低輸出電壓（3.3V或5V）來(lái)說(shuō)，用原邊匝數(shù)數(shù)倍于副邊匝數(shù)（N:1）以最大化變壓器的電流增益（和輸出功率），此時(shí)SW引腳的電壓等于最大輸入電源電壓加上輸出電壓乘以匝數(shù)比的和。這個(gè)數(shù)值必須保持在SW引腳的VSW(MAX)值之下，以防止內(nèi)部電源開關(guān)管崩潰。綜合這些條件，對(duì)某一特定

8、應(yīng)用來(lái)說(shuō)，需要設(shè)置一個(gè)匝數(shù)比的上限值N，選擇一個(gè)匝數(shù)比足夠低的變壓器。?????????（3）???其中：VSW(MAX)為開關(guān)管最大電壓應(yīng)力。根據(jù)電路仿真，得出如表1所示的在不