Контроллер повышающе-понижающего типа продлевает время работы портативного устройства

著者：Iflowpower – Portable Power Station Supplier

Предыстория С небольшой, высокой плотностью энергии современной технологией аккумулятора, высокой эффективностью, высокой эффективностью, высокой энергией, высокой плотностью энергии, высокой эффективностью. Это создает проблему при проектировании шины напряжением 3,3 В, системы, работающей от литий-ионного и литий-полимерного аккумулятора.

В частности, напряжение шины 3,3 В подается даже при токе нагрузки более 0,5 А.

Хотя понижающий преобразователь специально преобразуется в более низкое выходное напряжение (например, 1,8 В) при напряжении литий-ионного аккумулятора 2,7-4.

2 В, повышающий преобразователь может высокоэффективно выводить напряжение (например, 5 В), но оба преобразователя не всегда выдают напряжение шины 3,3 В. Однотактный главный индукторный преобразователь (Sepic), топология которого включает в себя повышающий и понижающий преобразователь, может использовать всю мощность батареи, но он имеет низкую эффективность, высокую стоимость, большую площадь размещения и большее количество устройств и сложных элементов. Более высокие недостатки.

Один или два литий-ионных аккумулятора обычно заряжаются с помощью адаптера переменного тока напряжением от 5 до 9 В. Возможность замены аккумулятора напрямую с помощью адаптера переменного тока сокращает время зарядки аккумулятора. Конечно, для этого необходимо, чтобы преобразователь мог работать не только при самом низком входном напряжении аккумулятора, но и при повышенном входном напряжении.

Традиционно портативное устройство, работающее от аккумулятора, напрямую потребляет энергию от аккумулятора, даже во время его зарядки. Этот тип DC/DC-преобразователя также имеет очень низкий ток покоя, что позволяет экономить энергию аккумулятора в режиме ожидания или простоя. Синхронный понижающе-повышающий контроллер является идеальным решением для питания 3.

Шины питания напряжением 3 В в портативных устройствах, питающихся от одноэлементной литий-ионной батареи. Шина питания 3,3 В представляет собой сложную проблему.

Многие компании предоставили свои решения. Одним из них является синхронный повышающе-понижающий импульсный регулятор постоянного тока LTC3785 компании Linglurt. Его фирменная топология понижения-повышения имеет только один индуктор, который может использовать фиксированное выходное напряжение выше, равно или ниже входного напряжения выходного напряжения.

LTC3785 работает с входным и выходным напряжением от 2,7 до 10 В, что идеально подходит для одной или двух литий-ионных или литий-полимерных батарей, а также многощелочных никель-водородных металлических, никель-кадмиевых или щелочных батарей. Этот высокоинтегрированный контроллер использует мало волокон и имеет множество программируемых функций, таких как мягкая загрузка, частота переключения и ограничение порогового напряжения.

Кривая эффективности находится в синхронизации, 4-переключающий DC/DC-преобразователь типа «буфер-повышение-повышение-повышение», с входным напряжением 2,7 ~ 10 В, фиксацией 3,3 В / 3 А при эффективности до 96% на выходе.

LTC3785 обеспечивает работу всех драйверов затворов N-канальных МОП-транзисторов, обеспечивая удобство использования технологии многоканального коммутатора с низким сопротивлением RDS (ON). Его фирменная топология и архитектура управления используют MOSFET RDS для обнаружения ограничения прямого и обратного тока, что обеспечивает непревзойденно высокую эффективность. Если вы хотите повысить точность ограничения тока, вы можете использовать резистор обнаружения.

Кроме того, LTC3785 может работать в пакетном режиме, снижая статический ток легкой нагрузки до менее 100 мкА, что имеет решающее значение для увеличения времени работы аккумулятора портативных устройств. LTC3785 также имеет возможность реального отключения выхода во время простоя, гарантируя отключение батареи и нагрузки системы. Рисунок 1. Схема преобразователя ступенчатого повышения давления и его кривая эффективности. Топология усовершенствованного управления. Максимальная эффективность LTC3785 на основе стандартного уровня мощности понижающе-повышающего преобразователя H-моста, как показано на рисунке 2.

Он также содержит понижающий и повышающий коммутатор MOSFET, который подключается к одному индуктору. Разблокировка всех 4 МОП-транзисторов с помощью непрерывного одновременного переключения - Другой режим повышения, LTC3785 разработан так, что каждый раз задействовано только два МОП-транзистора. Многие схемы управления понижающе-повышающего преобразования эффективно снижают точки преобразования, устраняют проблемы с дрожанием мощности или нестабильностью выходного напряжения.

Однако LTC3785 плавно преобразует работу в понижающем, повышающем и понижающем режимах, сохраняя низкий уровень шума во всех режимах работы. Эта схема управления также значительно сокращает количество ненужных переключений и потери проводимости, максимально увеличивая эффективность преобразователей. Рисунок 2. Частичная структурная схема источника питания и рабочий режим. Входное напряжение выше выходного напряжения, преобразователь работает, коммутатор A и B преобразуют входное напряжение, коммутатор D включен, L1 подключен к выходу (см. Рисунок 2).

Когда входное напряжение уменьшается и приближается к выходному напряжению, преобразователь приближается к максимальному рабочему циклу понижающего режима, повышающая часть моста начинает переключение в область понижающе-повышающего режима или 4-переключающей рабочей области. При дальнейшем снижении входного напряжения преобразователь переходит в зону повышения. Переключатель A включен на минимальный коэффициент заполнения, индуктор подключен к входу, переключатели C и D преобразуют выходную сторону индуктора между выходным конденсатором и землей, как синхронный повышающий преобразователь.

Другие функции для достижения большей гибкости LTC3785 Существуют и другие функции для повышения их доступности в портативных приложениях, например, чрезвычайно низкий статический ток для продления времени работы батареи. Для таких портативных приложений устройство можно настроить на работу в пакетном режиме, чтобы продлить время работы батареи. В пакетном режиме LTC 3785 подает энергию на выход до тех пор, пока выходное напряжение не достигнет устойчивого состояния.

После достижения устойчивого состояния устройство переводится в спящий режим, управление внешним MOSFET-транзистором отключается, и поддерживается только критическая цепь, а LTC3785 потребляет ток менее 100 мкА. В этот период ток нагрузки подается выходным конденсатором. Когда выходное напряжение падает ниже нижнего предела регулирования напряжения, устройство «просыпается» и снова начинает операцию переключения, а выходной конденсатор снова заряжается.

LTC3785 также обеспечивает защиту от перегрузки и короткого замыкания, определяя и ограничивая входной ток от входного источника питания. Если достигнуто предельное значение, запрограммированное пользователем, конденсатор плавного пуска, подключенный к выводу RUN/SS, снова используется для нажатия кнопки неисправности и запуска разряда. Если текущее предельное состояние продолжается в течение длительного времени, преобразователь будет отключен, а при запуске нажмите кнопку сброса для перезапуска преобразователя.

Если LTC3785 не может перезапуститься и состояние перегрузки сохраняется, этот рабочий режим продолжит ограничивать общее энергопотребление. Подавая небольшой ток на вывод RUN/SS, можно также заблокировать блокировку устройства вместо автоматического перезапуска. Из-за изменения внешнего сопротивления МОП-транзистора обнаружение утечек МОП-транзистора, как правило, не очень точное.

Если вам нужна более строгая точность ограничения тока, вы можете добавить сопротивление обнаружения тока. LTC3785 также можно запрограммировать на достижение полноуровневой работы, что позволит преобразователям подавать и поглощать токи, равные точкам настройки тока. Это достигается путем определения высокого логического уровня сигнала на выводе CCM.

Внутренний P-канальный регулятор низкого перепада давления с входным напряжением питания на выводе VCC 4,35 В. Это напряжение питается от привода и внутренней схемы LTC 3785, которая может выдавать пиковый ток 100 мА, который должен быть шунтирован конденсатором минимум 4.

7μF. Регулятор VCC может быть подключен к Vout через диод Шоттки для подачи более высоких токов управления затвором. Наконец, LTC3785 содержит функции защиты от повышенного и пониженного напряжения для защиты от сбоев и ограничения переходных процессов.

Если выходное напряжение на 9,5% превышает целевую точку регулирования напряжения, то действие переключателя прекращается. Затем выходное напряжение снижается до более безопасного уровня, поскольку на выход не подается энергия.

Как только выходной сигнал достаточно снизится, процесс переключения начнется снова. В случае перенапряжения интегральная схема принудительно работает в режиме фиксированной частоты, а пакетный режим запрещен. Выбор N-канального силового МОП-транзистора и размер решения LTC3785 для 4 внешних N-канальных силовых МОП-транзисторов, два для верхних переключателей и два для других признаков.

Важными параметрами являются VBR (DSS), VGS (TH), RDS (ON) и IDS (MAX). Напряжение привода 4,35 В, настройка мощности VCC.

Для большинства входных напряжений в приложениях, где большинство входных напряжений составляют менее 5 В, можно использовать МОП-транзисторы с низкими порогами логического затвора. Кроме того, во всех типичных DC/DC-преобразователях LTC3785 используются керамические входные и выходные конденсаторы. Площадь полной цепи выходной мощности 10 Вт составляет менее 2 см2, индуктор является самым высоким устройством, высота равна 0.

32см. .