Buck-boost tipi kontrolör, elde taşınan cihazın çalışma süresini uzatır

著者：Iflowpower – Fornitore di stazioni di energia portatili

Arka Plan Küçük, yüksek enerji yoğunluklu modern pil teknolojisi ile yüksek verimlilik, yüksek verimlilik, yüksek enerji, yüksek enerji yoğunluğu, yüksek verimlilik. Bu durum, lityum iyon ve lityum polimer pil ile çalışan bir sistem olan 3.3V veri yolu voltajına bir tasarım zorluğu getiriyor.

Özellikle 3.3V bara gerilimi, 0.5A&39;den büyük yük akımında bile verilmektedir.

Buck dönüştürücü, 2.7-4&39;lük bir lityum iyon pil voltajı ile özel olarak daha düşük bir çıkış voltajına (örneğin 1.8V) dönüştürülür.

2V, yükseltici dönüştürücü oldukça verimli bir şekilde voltaj çıkışı sağlayabilir (örneğin 5V), ancak her iki dönüştürücü de her zaman 3.3V veri yolu voltajında ​​görünmez. Tek uçlu ana endüktör dönüştürücü (Sepic), yükseltici ve düşürücü dönüştürücü gibi bir topolojiye sahip olup tüm pil gücünü kullanabilir, ancak düşük verimlidir, yüksek maliyetlidir, depolama alanı gerektirir ve daha fazla cihaz ve karmaşıktır. Daha yüksek dezavantajlara sahiptir.

Tek veya iki lityum iyon pil genellikle 5 ila 9V AC adaptörle şarj edilir. Pilin doğrudan AC adaptörüyle değiştirilebilmesi, pilin şarj süresini kısaltır. Elbette bu, dönüştürücünün sadece en düşük akü giriş voltajında ​​değil, aynı zamanda yüksek giriş voltajında ​​da çalışabilmesini gerektirir.

Geleneksel olarak, pille çalışan el tipi cihazlar, pil şarjı sırasında bile doğrudan pilden güç alır. Bu tip DC/DC dönüştürücüler aynı zamanda bekleme veya boşta çalışma modunda pil enerjisinden tasarruf etmek için çok düşük bir durgun akıma sahiptir. Senkron buck-boost kontrolörü 3. besleme için ideal bir çözümdür.

El tipi cihazlarda tek hücreli lityum iyon pille çalışan 3V güç rayları. 3.3V güç rayı karmaşık bir problemdir.

Birçok firma çözüm üretti. Linglurt&39;un LTC3785 Senkron buck-boost tipi anahtarlama regülatörü DC/DC kontrolörü bunlardan biridir. Tescilli buck-boost topolojisi yalnızca tek bir endüktöre sahiptir ve bu indüktör, çıkış voltajının giriş voltajından daha yüksek, eşit veya daha düşük sabit bir çıkış voltajı kullanabilir.

LTC3785, 2,7 ila 10 V giriş ve çıkış voltajlarıyla çalışır; bu da tek veya iki lityum iyon veya lityum polimer piller veya çoklu alkalin nikel-hidrojen metal, nikel kadmiyum veya alkalin piller için idealdir. Bu son derece entegre kontrolör, yumuşak başlatma, anahtarlama frekansı ve sınır eşik voltajı gibi birçok programlanabilir fonksiyona sahip olup, çok az fiber kullanır.

Verimlilik eğrisi senkronizasyonda, 4 anahtarlı büfe-boost-boost-boost DC/DC dönüştürücü, 2,7 ~ 10V giriş voltajı, 3,3V/3A sabitleme ile %96&39;ya varan çıkış verimliliğindedir.

LTC3785, düşük RDS (ON) tek paket çoklu güç anahtarlama teknolojisini kullanma kolaylığı sağlamak için tüm N-kanal MOSFET kapı sürücülerini sağlar. Özel topolojisi ve kontrol mimarisi, ileri ve geri akım sınırlamalarını tespit etmek için MOSFET RDS&39;yi kullanarak benzersiz yüksek verimlilik sağlar. Akım sınırlama hassasiyetini arttırmak istediğinizde algılama direncini kullanabilirsiniz.

Ayrıca LTC3785, hafif yükün statik akımını 100μA&39;nın altına düşürerek patlama modunda çalışabilir; bu da taşınabilir uygulamaların pil çalışma süresini uzatmak için kritik öneme sahiptir. LTC3785 ayrıca, kesinti sırasında gerçek bir çıkış kesme yeteneğine sahip olup, akü ve sistem yükünün bağlantısının kesilmesini sağlar. Şekil 1 Adım basınç artırıcı dönüştürücünün şeması ve verimlilik eğrisi, Şekil 2&39;de gösterildiği gibi, standart H köprüsü düşürücü-yükseltici güç seviyesine dayalı gelişmiş kontrol topolojisi maksimum verimlilik LTC3785.

Ayrıca tek bir endüktöre bağlanan buck ve boost anahtarlı MOSFET&39;ler de içerir. Sürekli eş zamanlı anahtarlama ile 4 MOSFET&39;in tümünün kilidini açma - Farklı yükseltme modu, LTC3785, her seferinde yalnızca iki MOSFET olacak şekilde tasarlanmıştır. Birçok buck-boost kontrol devresinde dönüşüm noktalarında etkili düşüş, güç titremesi veya çıkış voltajı dengesizliği sorunları yaşanmaktadır.

Ancak LTC3785, step-down, buck-boost ve boost çalışma alanları arasında sorunsuz bir şekilde dönüşüm yaparak tüm çalışma modlarında düşük gürültü performansını korur. Bu kontrol devresi aynı zamanda gereksiz anahtarlamaları ve iletim kayıplarını da büyük ölçüde azaltarak dönüştürücülerin verimliliğini en üst düzeye çıkarır. Şekil 2 Güç kaynağı kısmi blok diyagramı ve çalışma modu çalışma modu giriş gerilimi çıkış geriliminden büyük olduğunda dönüştürücü çalışır, A ve B anahtarı giriş gerilimini dönüştürür, D anahtarı iletime girer, L1 çıkışa bağlanır (bkz. Şekil 2).

Giriş gerilimi azaltılıp çıkış gerilimine yaklaştıkça, dönüştürücü buck modunun maksimum görev döngüsüne yaklaşır, köprünün boost kısmı anahtarı, buck-boost veya 4 anahtarlama çalışma alanına sokar. Giriş gerilimi daha da düşürüldükçe dönüştürücü yükseltme bölgesine girer. A anahtarı minimum yükseltme görev çevriminde iletime sokulur, endüktör girişe bağlanır, C ve D anahtarları endüktörün çıkış tarafını çıkış kondansatörü ile toprak arasında senkron yükseltme dönüştürücüsü olarak çevirir.

Daha yüksek esneklik elde etmek için diğer işlevler LTC3785 Taşınabilir uygulamalarda kullanılabilirliğini artırmak için başka işlevler de vardır, örneğin, pil çalışma saatlerini uzatmak için son derece düşük statik akım. Bu tür taşınabilir uygulamalar için cihaz, pil çalışma saatlerini uzatmak amacıyla seri modda çalışacak şekilde yapılandırılabilir. Patlama modunda, LTC 3785 çıkış voltajı sabit duruma ulaşana kadar çıkışa enerji sağlar.

Sabit duruma ulaştıktan sonra cihaz uyku durumuna alınıyor ve harici MOSFET&39;in sürülmesi kapatılarak sadece kritik devre korunuyor ve LTC3785 100μA&39;den daha az akım tüketiyor. Bu süre boyunca yük akımı çıkış kondansatörü tarafından sağlanır. Çıkış gerilimi alt gerilim düzenleme kenarının altına düştüğünde cihaz "uyanır" ve anahtarlama işlemini tekrar başlatır ve çıkış kondansatörü tekrar şarj olur.

LTC3785 ayrıca giriş güç kaynağından gelen giriş akımını algılayıp sınırlayarak aşırı yük ve kısa devre koruması da sağlar. Kullanıcı programlama sınır değerine ulaşıldığında RUN/SS pinine bağlanan yumuşak başlatma kondansatörü tekrar arıza basımını kullanarak deşarjı başlatır. Akım sınırlama durumu uzun süre devam ederse, dönüştürücüyü yeniden başlatmak için sıfırlama tuşuna basıldığında dönüştürücü devre dışı kalacaktır.

Eğer LTC3785 yeniden başlatılamazsa ve aşırı yük durumu devam ederse, bu çalışma modu toplam güç tüketimini sınırlamaya devam edecektir. RUN/SS pinine küçük bir akım vererek, otomatik yeniden başlatma yerine cihaz kilidini de kilitleyebilirsiniz. MOSFET&39;in dış direncindeki değişim nedeniyle MOSFET kaçak tespiti genellikle çok doğru değildir.

Daha sıkı bir akım sınırlama doğruluğu istiyorsanız, akım algılama direnci ekleyebilirsiniz. LTC3785, dönüştürücülerin akım akış ayar noktalarına eşit akımları sağlayıp emebilmesine olanak sağlamak için tam seviye çalışmayı başaracak şekilde de programlanabilir. Bu, CCM pininde yüksek mantık seviyesi sinyalinin belirlenmesiyle sağlanır.

VCC pininde giriş güç kaynağı voltajı 4.35V olan dahili P-kanallı düşük basınç farkı regülatörü. Bu voltaj sürücü ve LTC 3785 dahili devresi tarafından desteklenir ve 100 mA tepe akımı sağlayabilir, bunun için minimum 4 kondansatörün bypass edilmesi gerekir.

7μF. VCC regülatörü daha yüksek kapı sürücü akımları sağlamak için bir Schottky diyot aracılığıyla Vout&39;a bağlanabilir. Son olarak LTC3785, arıza koruması ve geçici kısıtlamalar için aşırı gerilim ve düşük gerilim fonksiyonlarını içerir.

Çıkış voltajının hedef voltaj regülasyon noktasından %9,5 fazla olduğu tespit edilirse anahtarlama işlemi durur. Çıkışa enerji verilmediği için çıkış voltajı daha güvenli bir seviyeye düşürülecektir.

Çıkış yeteri kadar azaldığında, anahtarlama işlemi tekrar başlayacaktır. Aşırı gerilim durumunda entegre devre sabit frekans modunda çalışmaya zorlanır ve patlama modu yasaklanır. N kanal güç MOSFET seçimi ve çözüm boyutu LTC3785&39;e 4 adet harici N kanal güç MOSFET&39;i, ikisi üst anahtarlar için ve diğer iki işaret için.

Önemli parametreler VBR (DSS), VGS (TH), RDS (ON) ve IDS (MAX)’dir. Sürücü voltajı 4.35VVCC güç ayarı.

Çoğu giriş voltajı için, düşük mantık kapısı eşikli MOSFET&39;ler, çoğu giriş voltajının 5V&39;tan düşük olduğu uygulamalarda kullanılabilir. Ayrıca, tipik LTC3785DC/DC dönüştürücülerin hepsinde seramik giriş ve çıkış kapasitörleri kullanılır. 10W çıkışlı tam devrenin depozit alanı 2cm2cm&39;den küçüktür, endüktör en yüksek cihazdır, yüksekliği 0&39;dır.

32cm. .