對于設(shè)計工程師來說，處理需要從低電壓到高電壓的應用程序可能會非常艱巨。但是，如果我們對磁學和電源架構(gòu)有基本的了解，則不必如此。
一些需要從低電壓獲得高電壓的更常見應用包括手機充電器；備用電源；用于電視、顯示器、激光器、復印機和隔離式柵極驅(qū)動器等消費類應用的低成本多電源。
最簡單的解決方案是使用反激式轉(zhuǎn)換器，它在輸入和輸出之間使用電流隔離，可以轉(zhuǎn)換 AC/DC 或 DC/DC。反激式基本上是一個升降壓轉(zhuǎn)換器，其中設(shè)置了電感器以形成變壓器。在設(shè)計中，變壓器用于倍增電壓，但也很有用，因為它增加了隔離設(shè)計的好處。例如，當在輸入和輸出處使用浪涌抑制部件時，通過全線隔離，它有助于在所有模式下連續(xù)過濾電源線噪聲或保護敏感電路甚至人體在觸摸設(shè)備時免受沖擊。
當反激轉(zhuǎn)換器的初級開關(guān)閉合時，變壓器的初級側(cè)連接到輸入電壓源。隨著電流和磁通量的增加，能量存儲在變壓器中。當初級開關(guān)打開時，變壓器中的能量衰減并且變壓器的次級側(cè)電壓變?yōu)檎试S電流從變壓器流過正向偏置二極管。能量為輸出電容充電，輸出電容為負載點供電。
這種操作允許轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生比電壓源更大的電壓輸出，而無需大量額外的電路、組件或復雜性。變壓器的匝數(shù)比和占空比決定了輸出電壓的大小。反激式轉(zhuǎn)換器可以是電壓模式或電流模式，但電流模式更常見，因為它更容易穩(wěn)定。兩種架構(gòu)都需要能夠在不破壞電流隔離的情況下測量輸出電壓（如果不需要電流隔離，則可以使用簡單的分壓器）；有幾種方法可以實現(xiàn)這一點。一種常見的方法是在次級側(cè)使用光耦合器。低成本應用中常用的另一種方法是使用初級側(cè)電壓，通過直接監(jiān)控或使用第二個繞組進行監(jiān)控。
為了演示反激式轉(zhuǎn)換器的操作并支持我們客戶的設(shè)計，我們構(gòu)建了用于高壓激光閃存驅(qū)動器的 TI Designs Low V IN小型反激式參考設(shè)計（圖 1）。該設(shè)計是一種 1.2W 隔離反激式設(shè)計，支持 3.3V 至 6V 的極低 V IN并且能夠在 120V 輸出時提供 10mA。該設(shè)計采用LM3481升壓控制器集成電路 (IC)，在電流模式下工作，可同步到 100 KHz 和 1 MHz 之間的任何頻率。
LM3481器件是一款多功能低側(cè)N-FET高性能控制器，用于開關(guān)穩(wěn)壓器。該器件適用于需要低側(cè)FET的拓撲結(jié)構(gòu)，如升壓，反激，SEPIC等。 LM3481器件可以在極高的開關(guān)頻率下工作，以減小整體解決方案的尺寸。通過使用單個外部電阻或?qū)⑵渑c外部時鐘同步，可將LM3481器件的開關(guān)頻率調(diào)整為100kHz至1MHz之間的任何值。除逐周期電流限制外，電流模式控制還提供卓越的帶寬和瞬態(tài)響應?？赏ㄟ^單個外部電阻對電流限制進行編程。
LM3481器件具有內(nèi)部保護功能，如熱關(guān)斷，短路保護和過壓保護。省電關(guān)斷模式可將總電源電流降至5μA，并允許電源排序。內(nèi)部軟啟動限制了啟動時的浪涌電流。
10引腳VSSOP封裝
內(nèi)部推挽式驅(qū)動器具有1 A峰值電流能力
電流限制和熱關(guān)斷
使用電容器和電阻器優(yōu)化頻率補償
內(nèi)部軟啟動
電流模式操作
可調(diào)節(jié)欠壓鎖定帶滯后
輕負載下的脈沖跳躍
該設(shè)計建立在兩層板上，是一種簡單、低物料清單、低成本的設(shè)計，可提供隔離輸出。由于它通常是整個解決方案中最昂貴的部分，因此在兩層印刷電路板 (PCB) 上開發(fā)設(shè)計有助于減少基于消費者的應用中的系統(tǒng)實施挑戰(zhàn)。
圖 1：用于高壓激光閃光的低輸入電壓、小尺寸反激式參考設(shè)計
該參考設(shè)計使用可支持 3V 至 42V 輸入電壓的器件。通過定制設(shè)計，可以提高輸出電壓和額定功率。有關(guān)整體系統(tǒng)效率，請參見圖 2。
圖 2：使用LM3481升壓控制器的效率
LM3481升壓控制器非常適合反激式設(shè)計，因為它高度靈活、易于設(shè)計并提供較小的解決方案尺寸。
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