解决计划 | 换个思路,简单帮你解决中高压升降压问题!
目前在工业控制系统、新能源储能系统及许多电子设备中,为了适应多样的电压规模,提高能量使用效率,许多应用场景都需要中高压升降压计划来实现。
好比,工业交换机在标准POE?供电时常用48V降压场景,为了包管稳定的供电,在使用非POE供电时,辅助电源最低输出可能到9V,这时就需要升压输出12V,因而需要中高压升降压计划。同样,户外便携储能充电应用需要满足太阳能板9V-50V输出12V的应用场景,因而也涉及到升降压的场景。
中高压升降压?橥杓婆哟,本钱较高,一定要这么庞大才华满足吗?
市面上主流的中高压升降压拓扑计划有四开关管升降压控制芯片、SEPIC/反激控制芯片等。实际上四开关管升降压芯片本钱很高,而SEPIC/反激控制芯片设计庞大。
如果仅需要升降压功效,功率较小,不需要隔离时,本篇解决计划将以SCT2650为例,介绍一个本钱适宜、设计简单的升降压计划,来满足更多应用场景使用。
一个简单的升压解决计划原理
SCT2650是一个4.5V-60V输入连续5a输出的Buck芯片,集成了80mΩ Rdson高侧功率MOSFET。芯片接纳峰值电流模式控制,输出电压可调理,具有优秀的线路和负载瞬态响应,简化了外部回路赔偿设计。
图1 Buck-Boost级联拓扑图
图1中的Buck-Boost级联拓扑图,通过Buck与Boost相结合,两个功率电路级联的方法来实现升降压事情。不过在Buck输出端与Boost输入端电容电感形成了一个三阶滤波器,在包管电压增益稳定的情况下,可以使用低阶滤波器取代三阶滤波器,所以在原来的基础上,我们可以获得一个更为简化的Buck-Boost级联拓扑。
图2为简化版升降压级联拓扑原理图,同时也是SCT2650实现Buck-Boost的实际拓扑计划。在原先Buck拓扑基础上增加Q2,D2作为增补实现升降压事情器件,将纯粹的Buck拓扑变为了Buck-Boost级联单电感升降压解决计划,而Q2控制信号来自于SCT2650的SW1信号。
图3级联Buck-Boost事情时序图
该电路控制要领较为简单,在T0-T1时刻,Q1,Q2导通,SW1高电平为Vin电压,给电感贮存能量,输出电容放电给负载供电。在T1-T2时期,D1,D2导通,SW2高电平为Vout电压,电感电流不可突变,通过D1,D2给输出电容及负载供电,输出电压关系推导如下:
由伏秒平衡得
即
可获得该该拓扑输入输出电压关系为
当占空比爆发变革时,此计划可以实现正向升降压功效。
高输入电压条件下;ふぜ
实际应用场景中,由于SCT2650有非?淼氖虑榈缪构婺,SW1信号作为Q2的控制信号时,就会保存SW1高电平较高的情况。Q2的栅极驱动电压一般最大在20V左右,这就有可能导致损坏Q2的栅极;谡飧鲆患,我们对Q2的驱动电路部分进行进一步设计。
图4 Q2驱动电路设计
通过一个Q3和稳压管形成简单的稳压电路,使Q2的驱动电压最高被稳压二极管稳定在9.1V以内,从而起到;Q2的一个作用。
总结一下,用Buck-Boost级联来实现升降压的优劣势如下:
三、推荐应用条件
以SCT2650为例的升降压计划,推荐应用条件如下:
SW1,SW2波形及输出纹波测试波形
图5 Vin=9V Vout=12V Iout=2A
图6 Vin=12V Vout=12V Iout=2A
图7 Vout=12V 的效率测试
Tips设计注意要点
1电感饱和电流需考虑Buck-Boost拓扑结构,结合对电感的感值选型。
2需要快速动态响应时建议comp参数为:对地阻容建议68K,3.3nf,并联对地电容为330pf。
3输入输出电容选型需考虑Buck-Boost拓扑结构,来满足输出纹波需求。