適合軍事及航空應(yīng)用的通用電源轉(zhuǎn)換方案
雙向超級電容器充電器
超級電容器可用來提供很大的峰值電流,軍用硬件中使用的強(qiáng)大伺服系統(tǒng)和起動(dòng)器需要這種峰值電流。如果電源中斷了,那么超級電容器還可充當(dāng)臨時(shí)保持電路。在圖 2 中,當(dāng)有輸入電壓時(shí),功率直接傳遞給系統(tǒng)負(fù)載,并通過隔離二極管傳遞給 LT8705 超級電容器充電器電路。用 1A 電流給 6 個(gè)串聯(lián)的超級電容器充電至 15V。當(dāng)去除 12V 輸入時(shí),LT8705 反向工作,將超級電容器儲存的能量提供給 12V 負(fù)載。在這種模式時(shí),可以提供高達(dá) 6A 的電流。單個(gè)雙向電源以這種方式取代了兩個(gè)傳統(tǒng)脈沖寬度調(diào)制電源,從而極大地節(jié)省了成本、減少了器件數(shù)量。由于無需額外的電源布線/管理,從而節(jié)省了額外電路所需器件,消除了額外電路導(dǎo)致的功率損耗。
用 1A 電流將 VOUT 充電至 15V 去掉 VIN。
用超級電容器將負(fù)載 (吸取 4A 電流) 穩(wěn)定在 8V
圖 2:簡化的超級電容器充電器電路
太陽能電池板電池充電器
太陽能電池產(chǎn)生的電流與光照強(qiáng)度成比例,同時(shí)開路電壓保持相對恒定 (參見圖 3)。通過使用輸入電壓調(diào)節(jié)環(huán)路和 EA3 (參見圖 4),LT8705 可以抽取最大功率,這種方法稱為最大功率點(diǎn)跟蹤。在輸出端,通過使用輸出電流調(diào)節(jié)環(huán)路和 EA1,LT8705 可作為電池充電器運(yùn)行,提供恒定充電電流,直到達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電壓為止,這時(shí),輸出電壓調(diào)節(jié)環(huán)路可以接管過來 (圖中未顯示)。
圖 3:太陽能電池輸出特性
圖 4:簡化的太陽能電池板電池充電器
便攜式電源
就電池組供電的便攜式系統(tǒng)而言,LT8705 最初以降壓模式工作,以降低電池電壓,然后可以自動(dòng)轉(zhuǎn)變到升壓模式,以隨著電池電壓降低,提供更長的運(yùn)行時(shí)間。圖 5 中 4 個(gè)輸出電源開關(guān)的工作可描述為:VIN >> VOUT 時(shí),M1 和 M2 像一個(gè)典型的同步降壓型穩(wěn)壓器那樣工作,同時(shí) M4 接通,M3 斷開。當(dāng) VIN 接近 VOUT 時(shí),控制器進(jìn)入降壓-升壓區(qū),M1 和 M2 就像在降壓區(qū)那樣工作,然后在時(shí)鐘周期的中間,M3 和 M4 接管過來,如同在升壓模式那樣工作。當(dāng) VIN 下降,并顯著低于 VOUT 時(shí),該器件在升壓區(qū)工作,M1 接通,M2 斷開,同時(shí) M3 和 M4 就像一個(gè)典型同步升壓型穩(wěn)壓器那樣工作。
圖 5:輸出開關(guān)及其工作模式的簡圖
防止故障
在上游方向和下游方向均需要保護(hù)高可靠性系統(tǒng),以防止故障蔓延,上游方向的保護(hù)意在避免損壞主電源總線,下游方向則是為了保護(hù)電源轉(zhuǎn)換鏈路中昂貴的電子組件免于由故障導(dǎo)致的損壞。
如果最低 VIN 等適當(dāng)?shù)墓ぷ鳁l件未滿足,或者在輸入或輸出端檢測到了過流或過壓情況,那么 LT8705 就啟動(dòng)電壓閉鎖序列。在這種情況下,內(nèi)部開關(guān)和時(shí)鐘輸出被禁止,超時(shí)序列開始,這時(shí)軟啟動(dòng)功能必須重新初始化。如果在過流狀況下故障一直持續(xù),那么就不允許軟啟動(dòng)功能重新啟動(dòng)轉(zhuǎn)換器。在故障情況消除且預(yù)先定義的超時(shí)周期結(jié)束后,轉(zhuǎn)換器將重新啟動(dòng),啟動(dòng)速度取決于分配給軟啟動(dòng)引腳的電容器的值。超時(shí)周期將該器件以及其他下游電源組件從電氣和過熱壓力中解脫出來。
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LT3094: 在 1MHz 具 0.8μVRMS 噪聲的負(fù) LDO
LT3094 是一款高性能低壓差負(fù)線性穩(wěn)壓器,其具有 ADI 的超低噪聲和超高 PSRR 架構(gòu),適合為噪聲敏感型應(yīng)用供電。該器件可通過并聯(lián)以增加輸出電流和在 PCB 上散播熱量。
LTM8002:高效率、超低 EMI 降壓型電源 μModule
LTM8002 是一款 40VIN、2.5A 降壓型μModule® 穩(wěn)壓器。它內(nèi)置了開關(guān)控制器、電源開關(guān)、電感器和所有的支持性組件。該器件支持 3.4V 至 40V 的輸入電壓范圍,和 0.97V 至 18V 的輸出電壓。
具電源系統(tǒng)管理功能的超薄型 μModule 穩(wěn)壓器
LTM4686 是一款雙通道 10A 或單通道 20A 超薄型降壓 μModule 穩(wěn)壓器。該器件1.82mm 的高度使之可放置到非?拷(fù)載 (FPGA 或 ASIC) 的地方,從而共用一個(gè)散熱器。其 PMBus 接口使用戶能改變主要的電源參數(shù)。