LT3748通信二次電源電路設(shè)計(jì)分析

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1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

1.1欠壓鎖定電路與過電流保護(hù)電路

欠壓鎖定（UVLO）是指當(dāng)輸入電源電壓低于欠壓鎖定電路的預(yù)設(shè)值時(shí)，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(dāng)芯片EN/UVLO引腳上的電壓達(dá)到1.223V時(shí)，LT3748芯片內(nèi)部所有電路都將啟動(dòng)。過電流保護(hù)電路是指在電源過載或輸出短路時(shí)保護(hù)電源裝置，防止負(fù)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(jì)開關(guān)變壓器參數(shù)時(shí)的計(jì)算極為關(guān)鍵，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量使開關(guān)管導(dǎo)通期間變壓器所儲(chǔ)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(jí)線圈電感量和線圈的飽和電流兩方面。開關(guān)變壓器初級(jí)繞組的電感值須大于臨界電感值（即當(dāng)功率開關(guān)管截止期結(jié)束時(shí)，功率開關(guān)變壓器中存儲(chǔ)的能量正好釋放完畢時(shí)開關(guān)變壓器初級(jí)繞組所對(duì)應(yīng)的電感值）。此外，開關(guān)變壓器還應(yīng)滿足其線圈中的電流不能超過線圈自身飽和電流，因?yàn)橐坏┰斐删€圈中電流飽和，能量將不能存儲(chǔ)在變壓器的鐵芯中，進(jìn)而傳輸?shù)酱渭?jí)端，而會(huì)被消耗在鐵芯中。本設(shè)計(jì)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(diǎn)。VP-0047-R有六個(gè)獨(dú)立繞組，每個(gè)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(jí)線圈比不同的變壓器。設(shè)計(jì)中將此變壓器設(shè)置為初、次級(jí)線圈比為4∶1。其中初級(jí)線圈為四個(gè)繞組的串聯(lián)形式，則初級(jí)線圈的電感量是60.8μH。次級(jí)線圈為兩個(gè)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(jí)線圈在輸出電流較大時(shí)飽和。

1.3功率開關(guān)管及鉗位電路設(shè)計(jì)

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(jí)線圈上也會(huì)有感應(yīng)電壓生成，這些都會(huì)疊加在直流輸入電壓VIN上。而在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，功率開關(guān)變壓器初級(jí)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(yīng)大于該尖峰電流。設(shè)計(jì)中Q1選擇Si7464DP。為了減少漏感對(duì)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(jì)了鉗位保護(hù)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(jiǎn)單和小型化，本設(shè)計(jì)采用RC鉗位電路，取值為66Ω和150pF。在Q1截止的瞬間，儲(chǔ)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(jì)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(cè)試結(jié)果與分析

由于輸入電壓為-48V，所以測(cè)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(fù)端接到PCB上的電源輸入端，此時(shí)在PCB的電源和地之間就能得到負(fù)的電壓。測(cè)試前應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：首先由于開關(guān)電源在供電初始會(huì)產(chǎn)生較大的浪涌電流，所以在測(cè)試時(shí)對(duì)穩(wěn)壓電源限流值的設(shè)定要比實(shí)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(cè)試時(shí)不能空載。從測(cè)試結(jié)果可以看出，此電源電路不僅實(shí)現(xiàn)了電源從負(fù)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(jì)已經(jīng)達(dá)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(fù)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(shí)，測(cè)量輸出端電壓。根據(jù)電壓調(diào)整率的公式，可計(jì)算出電路的電壓調(diào)整率為0.7%。當(dāng)輸入電壓變?yōu)?0V時(shí)，輸出電壓有0.06V的變化，可看出輸出電壓波動(dòng)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(jì)了一種應(yīng)用于通信機(jī)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(diǎn)，并且工作穩(wěn)定、性能可靠，對(duì)設(shè)計(jì)其他單端反激式隔離型開關(guān)電源具有參考價(jià)值。

作者：程桂仙 肖文君 劉萬(wàn)松 單位：貴州師范大學(xué) 貴陽(yáng)市汽車電子技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 電子科技大學(xué)