使用 Fly-Buck 轉換器簡化更高電流的分離軌設計
一直以來,TI 建議使用Fly-Buck ? 拓撲(或隔離降壓拓撲)來簡化工業(yè)和通信應用的隔離偏置設計。Fly-Buck 設計將耦合繞組添加到電感器,以提供單個或隔離的偏置電源,而無需光耦合器。LM5017系列使用簡單,降低了物料清單 (BOM) 成本并提高了性能,這就是它在過去幾年中廣受歡迎的原因。
盡管它很受歡迎,但現(xiàn)有的 Fly-Buck 產品存在一個限制——它們的總輸出功率受到限制。LM5017是一個 100V、650 mA 的器件,但在典型的 24V 系統(tǒng)中,它在觸發(fā)電流保護電路之前只能支持高達 5W 的輸出功率。這種限制阻止了該技術擴展到更多的工業(yè)應用。例如,可編程邏輯控制器 (PLC) 輸入/輸出 (I/O) 模塊需要 24V IN,隔離 24V OUT @ 500mA;在這種情況下,LM5017 只能支持所需輸出功率的一半。
為了應對這些設計挑戰(zhàn),TI 推出了LM5160A,它擴展了 Fly-Buck 產品組合并將功率能力提高了三倍。LM5160A不僅輕松解決了功率限制問題;它還將技術擴展到更廣泛應用的設計人員,如三相交流電機驅動、以太網供電 (POE) IP 攝像機和汽車。
以三相交流電機驅動為例,展示LM5160A如何簡化柵極驅動偏置設計。顯示了典型的交流電機驅動系統(tǒng)和高側和低側 IGBT 柵極驅動器的偏置電源。由于 IGBT 的特性,通常需要正負偏置電壓。
用于三相逆變器的寬輸入隔離式 IGBT 柵極驅動 Fly-Buck 電源參考設計展示了LM5160從 24V 輸入總線生成八個隔離式輸出的能力。三對 +15V 和 -8V 用于偏置高側柵極驅動器,而剩余的一對(+15V 和 -8V)能夠提供 300mA 來偏置所有三相低側柵極驅動器??傒敵龉β始s為14W。
除了交流電機驅動器外,LM5160A還解決了 PLC 系統(tǒng)由于 I/O 通道數(shù)量增加而需要的更高偏置功率。用于工業(yè) PLC 應用的隔離式三輸出 Fly-Buck 電源參考設計采用 24Vin 并產生三個隔離輸出:5V@1A、+15V@200mA、-15V@200mA。所有輸出在線路和負載調節(jié)范圍內保持 +/-5% 調節(jié)。
如今,POE 應用正在蓬勃發(fā)展,尤其是在 IP 監(jiān)控市場。與傳統(tǒng)方法相比,LM5160A解決方案大大提高了功率密度,效率提高了 5% 以上。用于 POE 應用的隔離式 Fly-Buck 電源模塊參考設計 (PMP10572) 展示了將 POE 解決方案與LM5160A和TPS2378結合使用的高密度和高效率。
LM5160/A是一款具有集成式高側和低側MOSFET的65V 2A同步降壓轉換器。自適應恒定導通時間控制方案無需環(huán)路補償,可在快速瞬態(tài)響應下支持高降壓比。內部反饋放大器保持著整體工作溫度范圍±1%的輸出電壓調節(jié)度。導通時間與輸入時間成反比,其結果是切換頻率接近恒定。
峰谷電流限制電路可防御過載情況。欠壓鎖定(EN/UVLO)電路提供可獨立調節(jié)的輸入欠壓閾值和遲滯。LM5160/A通過FPWM引腳進行編程,以在從空載到滿載過程中采用連續(xù)傳導模式(CCM)或在輕負載時自動切換至斷續(xù)傳導模式(DCM),從而實現(xiàn)更高的效率。強制CCM運行支持使用耦合電感器的多輸出隔離式Fly-Buck應用 。
LM5160A具有與LM5160相同的 特性 和引腳配置。在降壓或Fly-Buck應用中,LM5160A的VCC引腳可連接外部偏置 電源。這一附加功能可降低IC功耗并提高高輸入電壓時的效率。
●特性
■ 4.5V至65V寬輸入電壓范圍
■集成高側和低側開關
▲無需外部肖特基二極管
■ 2A最大負載電流
■自適應恒定導通時間控制
▲無外部環(huán)路補償
▲快速瞬態(tài)響應
■可選強制PWM或DCM運行
▲FPWM支持多輸出Fly-Buck?
■近似恒定的開關頻率
▲可通過電阻器調節(jié)至最高1MHz
■可編程軟啟動時間
■預偏置啟動
■ ±1%反饋電壓基準
■ LM5160A允許使用外部V-CC偏置
■固有保護特性可實現(xiàn)穩(wěn)健設計
▲峰值電流限制保護
▲可調輸入欠壓閉鎖(UVLO)和滯后
▲VCC和柵極驅動UVLO保護
▲具有遲滯的熱關斷保護
■使用LM5160A及其WEBENCH^®電源設計器創(chuàng)建定制設計
這些只是 TI 擴展的Fly-Buck 功能提供的眾多選項中的幾個示例。這種方法將在樓宇自動化方面取得成功;供暖、通風和空調(HVAC);電梯控制;以及混合動力電動汽車/電動汽車 (HEV/EV) 中的汽車偏置功率。