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Intersil ISL6726正激有源钳位电源解决方案

2017-08-08
类别:电源管理
eye 570
文章创建人 拍明


Intersil产品ISL6726是一个正激有源钳位PWM控制器,主要用于驱动MOSFET,通过功率变压器实现功率传输与电压转换 , 可精确控制死区时间和最大占空比,具有180°相移的交错应用 , 可调软启动和软停止,具有低功耗关闭模式,采用BiCMOS设计,具有低的启动和工作电流 。

Intersil ISL6726正激有源钳位电源解决方案.jpg

核心优势


电流模式PWM控制器 ,简化其使用的许多功能,其中精密振荡器,可以精确控制死区时间和最大占空比,具有180°相移的交错应用 ,可调软启动和软停止 ,低功耗关闭模式,并且平均双向同步电流限制砖墙过流保护 。控制器先进的BiCMOS设计具有低启动和工作电流,可调开关频率高于1MHz的 , 高电流的FET驱动器,以及非常低的传输延迟快速响应过流故障,可广泛应用于电信和数据通信电源 、AC/DC电源供应器、电池充电器 。


有源钳位正激电源变换器的工作原理及优势

对设计人员来说,有源箝位正激变换器有很多优点,现在正得到广泛应用。采用正激结构的电源变换器是高效率、大功率应用(50W 至 500 W范围)的出色选择。虽然正激结构的普及有各种各样的原因,但设计者主要青睐的是它的简捷、性能和效率。 

正激变换器来源于降压结构。两者之间的主要区别是:正激结构变压器的输入地和输出地之间是绝缘的,另外它还有降压或升压功能。正激结构中的变压器不会象在对称结构(如推挽、半桥和全桥)中那样,在每个开关周期内进行自复位。正激功率变换器中使用了一些不同的复位机制,它们各有自己的优点和挑战。对设计者而言,有源箝位正激变换器具有诸多的优点,因此现在这个拓扑被广泛应用。

降压和前向拓扑结构 .png

图1: 降压和前向拓扑结构   

图 1 显示了 降压 和正激转换器之间的相似之处。注意两种变换功能的唯一区别是在正激变换功能中,匝数比(Ns/Np)这一名词所包含的内容。Ns 和 Np 分别为次级匝数和初级匝数,均绕在变压器磁芯上。

 转换模式 .png

图2 转换模式  


图 2 显示了一个变压器模型,其中包括与初级绕组并联的“励磁电感”(Lm)。这个励磁电感可以在次级绕组开路状态下在初级端子处测量。励磁电感中的电流与磁芯中的磁通密度成正比。确定尺寸的某种磁芯只能支持到某个磁通密度,然后磁芯就会进入饱和。当磁芯饱和时,电感量会急剧下降。变压器模型中另外一个部分是与初级绕组串联的“漏感”(LL)。漏感可以在次级绕组短路情况下在初级端子处测量。这一名称表示杂散的初级电感,它不会耦合到次级。

有源箝位电路的工作 

有源箝位电路的工作 .png


有源箝位电路的工作 .png


图3c    

图 3a 到 3c 表示了有源箝位正激电源转换器的主要工作步骤。在时刻 t0 时,主 功率开关(Q1)导通,在变压器初级施加一个 VIN。变压器次级绕组电压为 VIN x Ns/Np。此时的初级电流包括两个部分:来自输出电感的映射电流(IL x Ns/Np);以及在激磁电感(Lm)中上升的电流。复位开关 Q2 关断,箝位电容(Cc)已被预先充电到电压 VIN/(1-D),这个在后面再作解释。这段时间为供能阶段,能量从初级传送到次级。供能阶段的大致时间为 Ts x VOUT / VIN,其中 Ts 为开关周期。 在时刻 t1 时,主功率开关(Q1)关断,复位开关(Q2)导通。励磁电流从Q1转移到流过箝位电容和 Q2。由于箝位电容电压高于 VIN,与供能阶段 t0 相比,变压器初级上的电压反向。由于激磁电感上的电势反向,伴随着励磁电感中储存的能量被传送给箝位电容,励磁电流也逐渐减小。在此期间,箝位电容上的电压有轻微的上升,并在励磁电流到零时达到它的峰值。


在时刻 t2 时,励磁电感中的电流降到零,并开始沿相反方向建立电流。电流来源于箝位电容,通过复位开关(Q2)和励磁电感(Lm),再流回电源(VIN)。当箝位电容将前面从激磁电感中获得的能量重新释放出来时,电流持续沿相反方向建立起来。稳定状态需要箝位电容电压回到起始电位,而复位时间结束时的磁化电流幅度要达到与复位时间开始电流相同的水平(极性相反)。在 t2 结束时,由控制器振荡周期确定的开关周期结束。复位开关关断,从箝位电容流过的电流终止。 


ISL6726

ISL6726同时支持可调节峰值电流限制及平均电流限制保护方法。结合使用两种保护方法可确保输出电流始终在安全工作电流范围之内。在需要并行或冗余转换器的应用以及诸如电池充电器或LED驱动器等恒定电流应用中,平均电流限制方法可提供稳定的过载运行。为提升在同步整流器应用中的可靠性,该控制器可通过箝制最小占空比来保护开关元件,这可以防止负载瞬变期间产生过大的负电感电流。; 对于高功率应用,ISL6726提供了支持设计复用的灵活和可扩展的解决方案。ISL6726包括一个双向同步选项,通过180°相移来支持交错式拓扑。交错式拓扑可降低输入RMS电流和简化散热管理。该控制器还包括软启动和软关断功能,帮助在启动和关断过程中限制电气应力。 该控制器支持有源箝位正激拓扑设计,这有助于在需要变压器隔离式DC/DC转换器的应用中提高转换效率。

ISL6726通过提供精确的占空比和死区时间控制进一步提升了效率,使设计人员能够使用更小的功率元件来最大限度减小板卡空间。定价与供货ISL6726现货采用20引脚QSOP封装,单价2.60美元,1000件起订。 

全球高性能模拟混合信号半导体设计和制造领导厂商Intersil公司(纳斯达克全球精选市场交易代码:ISIL)推出一款新型电流模式PWM控制器--- ISL6726,该器件通过功能集成和减少元件数量来帮助简化设计。此外,ISL6726还通过可降低外部元件电压应力的独特占空比箝位功能提升了电路可靠性。该器件非常适合应用于那些需要隔离式有源箍位正激和非对称半桥转换器拓扑的应用,如电信和数据通信设备的电源系统。



责任编辑:Davia

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标签: Intersil 电源

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