LT3748通信二次電源電路設(shè)計分析

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1系統(tǒng)方案設(shè)計

1.1欠壓鎖定電路與過電流保護電路

欠壓鎖定（UVLO）是指當輸入電源電壓低于欠壓鎖定電路的預設(shè)值時，電源芯片不工作，以保證芯片安全并降低不必要的功耗。lt3748通過連接在VIN和EN/UVLO引腳之間的分壓電阻R1與R2設(shè)定芯片工作的閾值電壓。當芯片EN/UVLO引腳上的電壓達到1.223V時，LT3748芯片內(nèi)部所有電路都將啟動。過電流保護電路是指在電源過載或輸出短路時保護電源裝置，防止負載損壞。此芯片通過SENSE引腳端的電阻R5來設(shè)定過電流，SENSE引腳的電壓VS需要在0.1V以下。

1.2開關(guān)變壓器設(shè)定

單端反激式開關(guān)穩(wěn)壓電源在設(shè)計開關(guān)變壓器參數(shù)時的計算極為關(guān)鍵，設(shè)計中應盡量使開關(guān)管導通期間變壓器所儲存能量等于功率開關(guān)管關(guān)閉期間變壓器所釋放的能量，提高開關(guān)變壓器的利用率，從而提高電路的轉(zhuǎn)化效率。開關(guān)變壓器的設(shè)定主要取決于初級線圈電感量和線圈的飽和電流兩方面。開關(guān)變壓器初級繞組的電感值須大于臨界電感值（即當功率開關(guān)管截止期結(jié)束時，功率開關(guān)變壓器中存儲的能量正好釋放完畢時開關(guān)變壓器初級繞組所對應的電感值）。此外，開關(guān)變壓器還應滿足其線圈中的電流不能超過線圈自身飽和電流，因為一旦造成線圈中電流飽和，能量將不能存儲在變壓器的鐵芯中，進而傳輸?shù)酱渭壎?，而會被消耗在鐵芯中。本設(shè)計中開關(guān)變壓器選取為VP-0047-R，它具有體積小、自身電阻低、低噪聲和緊耦合性等優(yōu)點。VP-0047-R有六個獨立繞組，每個繞組的電感量和飽和電流分別為3.8μH和2.81A，并可以根據(jù)需求的不同而連接成初次級線圈比不同的變壓器。設(shè)計中將此變壓器設(shè)置為初、次級線圈比為4∶1。其中初級線圈為四個繞組的串聯(lián)形式，則初級線圈的電感量是60.8μH。次級線圈為兩個繞組的并聯(lián)形式，這種連接可增大繞組的飽和電流，避免次級線圈在輸出電流較大時飽和。

1.3功率開關(guān)管及鉗位電路設(shè)計

開關(guān)管的選取主要由漏源之間的耐壓值以及最大漏極電流決定。由于在開關(guān)管關(guān)斷的瞬間，變壓器產(chǎn)生的漏感將生成尖峰脈沖電壓，并且在初級線圈上也會有感應電壓生成，這些都會疊加在直流輸入電壓VIN上。而在開關(guān)管導通時，功率開關(guān)變壓器初級繞組的充電電流將產(chǎn)生尖峰電流，所以功率開關(guān)管的漏極電流應大于該尖峰電流。設(shè)計中Q1選擇Si7464DP。為了減少漏感對電路產(chǎn)生的影響，并吸收已經(jīng)由漏感產(chǎn)生的尖峰電壓，在開關(guān)管的漏極設(shè)計了鉗位保護電路。通常鉗位電路的形式有DZ、RCD以及RC等，考慮到電路的簡單和小型化，本設(shè)計采用RC鉗位電路，取值為66Ω和150pF。在Q1截止的瞬間，儲存在漏感中的能量通過電容C6后，就被電阻R8消耗掉了。鉗位電路的設(shè)計非常必要，尤其在輸出電流較大的情況下，可通過鉗位電路將漏感吸收，從而保證輸出電壓的穩(wěn)定。

2測試結(jié)果與分析

由于輸入電壓為-48V，所以測試中將穩(wěn)壓電源的正端接在PCB電路板的地端，穩(wěn)壓電源的負端接到PCB上的電源輸入端，此時在PCB的電源和地之間就能得到負的電壓。測試前應注意以下兩點：首先由于開關(guān)電源在供電初始會產(chǎn)生較大的浪涌電流，所以在測試時對穩(wěn)壓電源限流值的設(shè)定要比實際輸出電流值稍大一些。其次單端隔離反激式開關(guān)電源測試時不能空載。從測試結(jié)果可以看出，此電源電路不僅實現(xiàn)了電源從負到正的極性變換，并且電路最大輸出電流為3.245A，輸出電壓接近8V，證明本電路設(shè)計已經(jīng)達到了最初要求輸出8V/2A電源的目的。將電源的電壓輸出端接4Ω、50W的固定負載電阻，輸入端接到可調(diào)穩(wěn)壓電源輸出端。調(diào)整輸入穩(wěn)壓電源在36V~54V之間變化時，測量輸出端電壓。根據(jù)電壓調(diào)整率的公式，可計算出電路的電壓調(diào)整率為0.7%。當輸入電壓變?yōu)?0V時，輸出電壓有0.06V的變化，可看出輸出電壓波動不大。

3結(jié)論

本文基于單端反激式隔離型DC/DC轉(zhuǎn)換器，采用凌力爾特公司2010年推出的隔離反激式DC/DC變換器芯片LT3748，并結(jié)合開關(guān)變壓器、功率開關(guān)管等部分電路，設(shè)計了一種應用于通信機射頻前端的通信用二次電源的部分電路。該電源轉(zhuǎn)換電路將-48V的輸入電源轉(zhuǎn)化為8V/2A的輸出電源，具有輸出電流大、穩(wěn)壓精度較高、體積小的特點，并且工作穩(wěn)定、性能可靠，對設(shè)計其他單端反激式隔離型開關(guān)電源具有參考價值。

作者：程桂仙 肖文君 劉萬松 單位：貴州師范大學 貴陽市汽車電子技術(shù)重點實驗室 電子科技大學