基于LT3782的大電流升壓電路設計

汪 劍,楊 健

摘 要:由于移動通信等技術的迅猛發展,對車載設備的電源提出了更高的要求。目前,將汽車電瓶的12 V電壓逆變到220 V交流電壓,再由220 V交流電壓產生所需電壓的做法雖然能夠滿足工作需要,但效率很低,大約只有60%;針對這一現象,該文提出基于兩相步進升壓型DC/DC控制器LT3782設計一款大電流輸出的升壓型DC/DC模塊。該模塊在12 V汽車電瓶供電下,根據需要可以提供高達7 A電流的24 V,18.5 V等多種輸出。由于采用兩相DC/DC新技術,電源效率達到90%以上,比電源經過轉換到交流220 V后再轉換成所需電壓的方法,效率明顯提高,實用性更強。

關鍵詞:開關電源;BOOST拓撲結構;電源效率;車載電源

中圖分類號:TP211.5文獻標識碼:B

文章編號:1004-373X(2009)12-013-02

Design of Step-up High Power Circuit Based on LT3782

WANG Jian1,YANG Jian2

(1.Wuxi Professional College of Science and Technology,Wuxi,214028,China;2.Beijing Aerospace Command and Control Central,Beijing,100094,China)

Abstract:With the rapidly development of mobile communication technique,the need for high-powered power supply has been put forward.Nowadays,most power supply using in wireless communication vehicle is designed by means of quadratic transformation,DC 12 V of rechargeable vehicle batteries is firstly inverted to AC 220 V voltage and then AC 220 V voltage is transformed to the voltage needed,the efficiency is about 60%.A step-up high power converter based on LT3782 is designed,its efficiency can reach 90%.In comparison with the conventional method,this one has higher efficiency and better practical applicability.

Keywords:switching power supply;BOOST Topological structure;power supply efficiency;vehicular power supply

0 引 言

由于移動通信等技術的迅猛發展,對車載設備電源提出了更高的要求。急需一種將汽車電瓶的12 V電壓轉換為16 V,18.5 V,24 V等多路輸出的電源,要求每路輸出的電流可以達到7 A。由于市面上的升壓DC/DC達不到電流需求,目前常采用將12 V電瓶電壓逆變到交流220 V,再由交流220 V產生直流18.5 V等多路輸出的方法,雖然其可以達到電流需求,但電源經過兩次轉換后,電源效率將大幅度降低,大約只有60%左右,這樣的轉換效率對汽車電瓶供電是很難接受的。針對這一問題,該文提出基于兩相步進升壓型DC/DC控制器LT3782設計大電流輸出的升壓型DC/DC模塊的方法。

1 LT3782簡介

LT3782是美國凌力爾特公司生產的兩相步進升壓型DC/DC控制器,28引腳SSOP封裝芯片,開關頻率在150～500 kHz之間可編程,由于采用兩相BOOST拓撲結構。對輸出場效應管漏電流和肖特基二極管通過電流的要求都減少一半,即兩個輸出相位差180°,兩個輸出間互相抑制輸出紋波電流,輸出紋波是單相BOOST轉換電路的1/3。電源效率高,對散熱的要求小。圖1是LT3782的管腳圖,第29引腳是芯片底部的散熱腳。27引腳連接輸入電源;4引腳接地;11引腳用來設定開關頻率;20和23BGATE引腳用來驅動場效應管的柵極;8,9,12和13SENSE引腳用來反饋場效應管的輸出電流;16引腳是輸出電壓反饋引腳,該腳電壓為2.44 V,通過反饋電阻可以設定輸出電壓值。17引腳是低電壓關斷引腳,當該引腳的電壓大于2.45 V時,器件才開始工作,當該引腳的電壓小于0.3 V時,器件進入低電壓關斷模式。14引腳是軟啟動引腳,當加電時,輸出電壓從0 V漸變到設定的輸出電壓值,典型的啟動時間可以由下式計算:

t=2.44C/10

式中:C為連接14引腳到地的電容值,單位為μF;t為典型的啟動時間。

圖1 LT3782的管腳圖

2 電路實現

2.1 開關電源總體設計

電路實現如圖2所示,12 V汽車電瓶電壓經過插頭JP1和R5給LT3782供電,LT3782產生的兩相振蕩輸出驅動N溝道場效應管Q1和Q2,場效應管輸出分別經肖特基二極管D1和D2整流后,由電容C7濾波輸出。

圖2 基于LT3782的升壓電路圖

2.2 開關電源參數設定

圖2中,電阻R1用來設定LT3782的開關頻率,LT3782的開關頻率在150～500 kHz之間可編程。這里選取開關頻率為250 kHz,參照圖3取電阻值R1=75 kHz。

參照LT3782數據手冊,通過輸入/輸出電壓關系和占空比可以推算出N溝道場效應管的峰值電流約為15 A。通過設定電阻R8和R10的阻值可以設定電源的限制電流,避免電源電流過大,燒壞后面電路。LT3782的SENSE管腳的域值電壓為60 mV,因而電阻R8和R10的阻值為0.004 Ω。

圖3 LT3782開關頻率與設定電阻值關系圖

輸出電壓是通過設定電阻R13,R7和R11的比例關系來設定的,LT3782的FB腳電壓為2.44 V參考電壓,這樣輸出電壓可以通過下式計算:

Vout=2.44[1+(R13+R7)/R11]

汽車電瓶的過放電保護是通過設定該電源的最低工作電壓實現的。當LT3782的RUN管腳電壓高于2.45 V時,該電源才能正常工作,通過電阻R6和R9的分壓,使汽車電瓶電壓在大于10 V時,該電源才能正常工作,避免了電瓶的過放電。

3 電路測試

為了驗證該開關電源性能,采用如圖4所示的方法進行驗證。因為該電源的輸入電流較大,輸入的直流電源采用安捷倫的6574A-J07。它的輸出電流最高可達42 A,輸出電壓在0～50 V范圍內可調,輸出負載采用建伍的PEL102-201,通過它可以直觀地看到輸出電壓和電流情況。經過驗證,該電路完全滿足使用單位需求。

圖4 LT3782開關電源測試電路

4 結 語

基于美國凌力爾特公司生產的兩相步進升壓型DC/DC控制器LT3782,設計了一款大電流輸出的升壓型DC/DC模塊。該模塊在12 V汽車電瓶供電下,根據需要可以提供高達7 A電流的24V,18.5 V等多種輸出,由于采用兩相DC/DC新技術,電源效率達到90%以上。比電源經過轉換到交流220 V后,再轉換成所需電壓的方法,效率明顯提高,符合當前建設節約型社會的發展方向,實用性更強。

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作者簡介 汪 劍 男,1962年出生,黑龍江人,講師。主要研究方向為自動控制。

楊 健 男,1974年出生,黑龍江人,工程師,碩士。從事無線通信的研究工作。