ZHCT401A may 2020 – may 2020 LM25180 , LM25180-Q1 , LM25183 , LM25183-Q1 , LM25184 , LM25184-Q1 , LM5170-Q1 , LM5180 , LM5180-Q1 , LM5181 , LM5181-Q1 , UCC20225A-Q1
3 PSR 反激功能實(shí)現(xiàn)
圖 3a 展示了使用 LM25184-Q1 的原理圖，該電路適用于 mHEV 中的低功耗隔離式電源軌。其中，LM25184-Q1 是一款具有集成電源開關(guān)和環(huán)路補(bǔ)償?shù)姆醇な睫D(zhuǎn)換器并使用 PSR 進(jìn)行輸出電壓控制。根據(jù)負(fù)載電流的不同，PSR 反激式轉(zhuǎn)換器以邊界導(dǎo)通模式 (BCM) 或不連續(xù)導(dǎo)通模式運(yùn)行。初級(jí)繞組上的齊納二極管電路支持變壓器漏電感的鉗位復(fù)位。圖 3b 展示了一種實(shí)現(xiàn)方案[8,9]，其中使用了匝數(shù)比為 1:1、磁化電感為 7μH 且采用 11mm x 13mm 封裝的反激式變壓器。
PSR 架構(gòu)是一種使用初級(jí)繞組估算反激式轉(zhuǎn)換器輸出電壓的基于觀測(cè)器的方法。在開關(guān)電壓拐點(diǎn)處特定時(shí)間點(diǎn)的采樣能夠合理地反映輸出電壓的情況，從而使輸出在整個(gè)線路、負(fù)載和溫度范圍內(nèi)具有非常嚴(yán)格的調(diào)節(jié)精度。由于不使用光耦合器進(jìn)行反饋，因此無需使用元件穿過隔離柵，這提供了一種更具成本效益的解決方案。此外，無需使用輔助繞組進(jìn)行輸出檢測(cè)，因此可以實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單的磁性結(jié)構(gòu)和更低的漏電感[10]，并在包含 Q 級(jí)合規(guī)性的現(xiàn)成組件方面提供更多選擇。
圖 3 具有 12V 輸出的無輔助 PSR 反激式轉(zhuǎn)換器憑借標(biāo)稱設(shè)計(jì)工作，穩(wěn)壓性能可以與傳統(tǒng)的光隔離解決方案相媲美，而又不會(huì)增加解決方案尺寸、成本和可靠性問題。因此，此 PSR 技術(shù)支持改進(jìn)的轉(zhuǎn)換器性能、更高的工作溫度、更高的可制造性和針對(duì)故障情況的強(qiáng)大保護(hù)，這些都是 mHEV 應(yīng)用所需的重要屬性。圖 4 展示了多個(gè)輸入電壓和 12V 標(biāo)稱輸出的負(fù)載調(diào)節(jié)和效率曲線。
在電磁干擾 (EMI) 方面，初級(jí)側(cè)開關(guān)始終在零電流時(shí)導(dǎo)通，從而避免反激式整流二極管出現(xiàn)不良的反向恢復(fù)。此外，BCM 中的開關(guān)關(guān)斷是準(zhǔn)諧振軟轉(zhuǎn)換。這有助于降低總開關(guān)損耗并減少傳導(dǎo)和輻射噪聲特征。圖 5 展示了反激式轉(zhuǎn)換器的國(guó)際無線電干擾特別委員會(huì) (CISPR) 25 5 類傳導(dǎo) EMI 結(jié)果，其中初級(jí)和次級(jí)接地之間安裝了可選的 Y 電容器（如圖 3a 中所示）以減少公共節(jié)點(diǎn)噪聲特征。
圖 4 具有 12V 輸出的 PSR 反激式轉(zhuǎn)換器性能
圖 5 PSR 反激式轉(zhuǎn)換器的 CISPR 25 5 類 EMI 測(cè)量（VIN = 13.5V，IOUT = 700mA）| PSR 反激式轉(zhuǎn)換器 | 輸入電壓范圍 | 峰值開關(guān)電流（典型值） | 最大負(fù)載電流 (1) 1 | |
|---|---|---|---|---|
| VIN = 4.5V | VIN = 13.5V | |||
| LM5181-Q1 | 4.5V 至 65V | 0.75A | 90mA | 180mA |
| LM5180-Q1 | 4.5V 至 65V | 1.5A | 180mA | 360mA |
| LM25180-Q1 | 4.5V 至 42V | 1.5A | 180mA | 360mA |
| LM25183-Q1 | 4.5V 至 42V | 2.5A | 300mA | 600mA |
| LM25184-Q1 | 4.5V 至 42V | 4.1A | 500mA | 1A |
表 1 確定了符合汽車標(biāo)準(zhǔn)的封裝兼容型 PSR 反激式轉(zhuǎn)換器系列的細(xì)節(jié)，該系列適用于多種 mHEV 隔離式電源應(yīng)用。假設(shè)輸出電壓為 12V 且變壓器匝數(shù)比為 1:1，則該表分別指定了輸入電壓為 4.5V 和 13.5V（分別對(duì)應(yīng)于低電壓電池瞬態(tài)冷啟動(dòng)和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件）時(shí)的最大負(fù)載電流。
公式 1 給出了反激式轉(zhuǎn)換器在 BCM 模式下的最大負(fù)載電流：
其中，NPS 是變壓器匝數(shù)比，η 是效率，而 ISW(pk) 是開關(guān)峰值電流額定值。
PSR 反激式解決方案可通過調(diào)整變壓器[10]和次級(jí)側(cè)組件輕松進(jìn)行擴(kuò)展；初級(jí)側(cè)設(shè)計(jì)在很大程度上保持不變。通過連接輸入鉗位電路[11]可使輸入電壓擺幅高于 65V，從而在 40ms 內(nèi)管理 48V 汽車技術(shù)規(guī)格[3,4]中定義的 70V 瞬態(tài)過壓等。