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SEPIC、升压、反相和反激式控制器解决了高阻抗、超长工业电源线的电压降问题

admin
2021-03-29
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标签:电源管理

作者:Analog Devices 公司的Victor Khasiev

引言 

LT8710是一款多功能DC/DC控制器,该器件支持升压、SEPIC、反相或反激式配置,并且广泛用于汽车和工业系统。LT8710具备的特性使其能够在高阻抗电源的应用、或者必须限制输入电流的应用中使用。例如,工业厂房和仓库中的长电源线增加了明显的输入源电阻以及从转换器至负载的显著电压降。当设备重新安置时该数值会发生变化,因而使稳压进一步复杂化。太阳能电池板也具有一个高输入阻抗,以及一个峰值功率输出和窄电压范围。本设计要点以锂离子电池充电器为例说明了LT8710怎样解决高阻抗和电流受限输入电源的问题。

电路说明和功能 

图1示出了一款充电器解决方案,适用于便携式电动工具中常用的20 V锂离子电池。电压源VSRC为24 V,通过一根高阻抗电源线(电阻器RLN),在充电器输入端子上产生电压VIN。该电压源可被视为一个通用型12 V太阳能电池板,具有22 V至24 V开路电压和18 V至19 V最佳工作电压。此充电器基于一种同步非耦合式SEPIC拓扑,并受控于LT8710。功率链路由分立式电感器L1、L2,晶体管Q1、Q2,介于电感器之间的去耦电容器、和输入/输出滤波器构成。电阻器RSC设定2 A的充电电流ICHRG;电阻器RV(FL)设定21 V的浮动电压。电阻分压器RIN1/RIN2设定输入电压调节水平(在本例中为18.6 V)。

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图1。LT8710锂离子电池充电器的电原理图(在高阻抗输入线路中)。

图2示出了该充电解决方案随时间变化的功能状况。当VIN和电源电压VSRC高于19 V时,基于LT8710的SEPIC将锂离子电池充电至设定的2 A ICHRG。当VSRC降至20 V以下时,VIN的数值也会相应降低。当VIN达到输入电压调节水平时,LT8710减小充电电流ICHRG以维持VIN在输入电压调节电压(18.6V),甚至在VSRC继续下降的情况下也不例外。横轴代表归一化时间,其可以是“小时”(对于太阳能电池板)、或者“分钟”或“秒”(对于复杂工业系统中的电源)。

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图2。充电电流(ICHRG)与电压电源(VSRC)和充电器输入端子电压(VIN)的函数关系曲线图。

另一种控制转换器输出电流的方法是根据LT8710的输入即监视从IMON引脚引出的电容器的电压,选择合适的电阻器RSC以在最大电流条件下提供一个接近50 mV的电压。在IMON电容器两端反射一个对应电压。如果没有电流流动,并且ISP和ISN引脚两端的电压为零,则IMON电压大约为0.616 V。倘若ISP–ISN电压为50 mV,那么它将IMON电压反射为1.213 V。可采用我们的演示电路DC2067A和对应的LTspice模型对该特性以及很多其他特性进行评估。 

结论 

LT8710是一款灵活的多功能控制器,可支持同步SEPIC、升压、和反相转换器拓扑。除了宽的输入电压和开关频率范围外,该器件还拥有先进的特性,例如:根据输入电流或电压调节输入电压和输出电流的能力。这些特性使LT8710非常适合工业、太阳能电池板系统和其他电流受限的应用。  

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