雙端口雙極性電源

2019-11-18 14:52:52 Victor Khasiev , ADI公司

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簡介

雙象限電源可以為相同的輸出端口提供正電壓或負電壓，而采用LT8714 4象限控制器可以輕松制造出這種電源。此處所示的雙象限電源可用于多種應用，從玻璃貼膜（更改極性會改變晶體分子的排列）到測試測量設備，應用廣泛。

Lt8714數據手冊描述了雙象限電源在第一個象限（正輸入、正輸出）和第三個象限（正輸入、負輸出）的工作方式。注意，在這兩個象限中，電源都提供源電流，因此會產生電源，而非接收電源。第二象限和第四現象產生接收電源。

電路描述及功能

圖1所示為雙象限電源LT8714的電路圖。動力系統由NMOS QN1、NMOS QN2、PMOS QP1、PMOS QP2、電感L1、電感L2、耦合電容CC，以及輸入和輸出濾波器組成。電感L1和L2是兩個分立式非耦合電感，可以降低變換器成本。
要正確選擇有源和無源組件，需要先了解各個象限存在的電壓應力和電流電平。為此，請查看圖2所示的正輸出功能拓撲。

圖1.基于LT8714的雙象限電源的電路圖，6 A時，其VIN 12 V，VO ±5 V

圖2.雙象限工作拓撲，提供正輸出

當伏秒平衡處于穩定狀態時，可從下面的公式得出占空比：

為了驗證該設計，我們對演示電路DC2240A實施了改造，與圖1所示的原理圖一致。對于這兩種情形，輸入標稱電壓為12 V，最大電流為6 A時，輸出電壓為±5 V。

該設計的測量效率如圖3所示。正輸出超過了負輸出，這與理論計算的結果一致。在負輸出配置中，組件上的電壓應力和電流都更高，這種配置會提高損耗，降低效率。

圖3.變換器效率曲線：VIN為12 V，VOUT為+5 V和–5 V，最大IO為6 A

圖4顯示輸出電壓與控制電壓VCTRL之間具有良好的線性關系。對于這個配置，電路加載1 Ω電阻，控制電壓范圍為0.1 V至1 V

圖4.輸出電壓VOUT與控制電壓VCTRL的關系圖。當VCTRL從0.1 V增加至1 V時，VOUT從–5 V逐漸變化到+5 V。

使用兩個LTspice® 模型，我們可以分析LT8714的性能，第一個模型顯示電源狀態良好，第二個模型使用非耦合電感。

結論

本文展示了一個使用LTC8714的簡單的雙象限電壓電源電路。該設計經過測試和驗證，證明采用LTC8714控制器具有出色的線性度。

作者簡介

Victor Khasiev是ADI公司的高級應用工程師，在AC/DC和DC/DC轉換的電力電子領域擁有豐富的經驗。他擁有兩項專利，并撰寫了多篇文章。這些文章涉及ADI半導體器件在汽車和工業應用中的使用，涵蓋升壓、降壓、SEPIC、正壓至負壓、負壓至負壓、反激式和正激式轉換器、以及雙向備份電源。他的專利與高效功率因數校正解決方案和先進柵極驅動器有關。Victor樂于為ADI公司客戶提供技術支持，解答有關ADI公司產品、電源原理圖設計和驗證、印刷電路板布局、故障排查以及最終系統測試的問題。