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基于LM5036的半桥DCDC电源模块源

标签:基于,电源,模块 时间:2019年06月30日 阅读7
【导读】LM5036是一款高度集成化的半桥PWM控制器,集成了辅助偏置电源模块源,为电源模块信、数据通讯、工业电源模块源转换器提供高功率密度解决方案。LM5036包含使用电源模块压模式控制实现半桥拓扑功率转换器所需的所有功能。该器件适用于隔离式DC-DC转换器的初级侧,输入电源模块压高达100V。与传统半桥及全桥控制器相比,LM5036有着自身不可替换的上风:   (1)、集成辅助偏置电源模块源,为LM5036及初级侧和次级侧元器件供电源模块,无需外部辅助电源模块源,削减电源模块路板尺寸和成本,有助于实现高功率密度和优秀的热可靠性。   (2)、加强的预偏置启动性能可实现负载带压启动时打包钢带,输出电源模块压的单调递增并避免倒灌电源模块流。   (3)、通过脉冲匹配改善了逐周期电源模块流限定,从而在输入电源模块压范围内产生均匀的输出电源模块流限定水平,并且还可以防止变压器饱和。   电源模块流珍爱篇   脉冲匹配的电源模块流限定珍爱机制:   恒流限定题目息争决方案:   在逐周期运行期间,当电源模块流感测旌旗灯号ISENSE达到正阈值IPOS_LIM时,激活CBC电源模块流限定操作。控制器基本上体现为峰值电源模块流模式控制,在CBC操作期间电源模块压回路打开。峰值电源模块流模式控制的一个常见题目是当半桥拓扑的占空比大于0.25(降压转换器为0.5)时出现的次谐波振荡。   经验法则是增长补偿斜坡,其斜率必须设置为通过电源模块流检测电源模块阻器转换到初级侧的输出电源模块感器电源模块流的下坡的至少一半。假如盼望在一个开关周期后消弭次谐波振荡,则必须将斜率补偿设置为输出电源模块感电源模块流下行斜率的一倍。这被称为无差拍控制。   但是,在添加斜率补偿后会出现另一个题目。电源模块流限定电源模块平随输入电源模块压而转变,如下图所示。因为不同输入电源模块压下的斜率补偿幅度不同,现实电源模块流限定电源模块平随给定内部电源模块流限定阈值的输入电源模块压而转变。如许的机制使得输出电源模块流限定容差较差。必要更多的设计余量,导致功率密度较差。   基于LM5036的半桥DCDC电源模块源 非恒定电源模块流限定   LM5036通过匹配初级MOSFET的ton次数来确保稳固的CBC操作。通过VIN调节峰值电源模块流限定阈值,以确保减小输出电源模块流限定随输入电源模块压的转变。所有这些功能都由三个CS引脚和相干的外部电源模块阻设置。使用LM5036设计计算表格可以计算这些电源模块阻的值。正电源模块流和负电源模块流(导致输出电源模块压降落甚至损坏)都将被感测和限定。   基于LM5036的半桥DCDC电源模块源   LM5036器件开发了一种新技术-输入电源模块压补偿。通过在电源模块流感测旌旗灯号和斜率补偿旌旗灯号之上添加作为输入电源模块压的函数的额外旌旗灯号,可以在整个输入电源模块压范围内最小化电源模块流限定值的转变,从而可以得到更加精准的输出功率限定,最大化地避免输出功率的阈值随着输入电源模块压的转变而转变。在LM5036器件中,斜率补偿旌旗灯号是锯齿电源模块流旌旗灯号ISLOPE,在振荡器频率(开关频率的两倍)上从0增长到50μA(典型值)。   补偿后的电源模块流检测旌旗灯号如今可以推导为:   基于LM5036的半桥DCDC电源模块源   下图左为LM5036逐周期电源模块流限定的外接电源模块路、LM5036内部实现示意电源模块路。   基于LM5036的半桥DCDC电源模块源   右图为电源模块流感测旌旗灯号的组成说明。可见LM5036在电源模块流检测上不仅检测正向电源模块流,还通过外接RLIM电源模块阻及内部电源模块流源VLIM提拔电源模块流感测的电源模块流值,从而留出测量空间以便感测反向电源模块流和设置反向电源模块流阈值。同时因为引入输入电源模块压VIN旌旗灯号到电源模块流感测上,使得感测电源模块流包含输入电源模块压信息。从而实如今整个电源模块压输入范围内,电源模块流阈值保持在一个很小的范围内。   与此同时,LM5036拥有脉冲匹配机制,在Cycle-By-Cycle运行期间保持主变压器的磁通平衡。上下两个主MOSFET的占空比始终保持匹配状况,以确保变压器伏秒积平衡,有用防止变压器饱和。   脉冲匹配体例如下图所示。当在第1阶段达到电源模块流限定时,LM5036内部的FLAG旌旗灯号由低变高。RAMP旌旗灯号在FLAG旌旗灯号的上升沿被采样,然后在高边MOSFET相位的下一半开关周期内将保持本来采样值并正常运行。当高侧相位RAMP旌旗灯号上升到采样值以上时,高侧PWM脉冲关闭百度优化,如许最终会使得两个相位的占空比匹配。   基于LM5036的半桥DCDC电源模块源 脉冲匹配机制   在过流珍爱中LM5036和传统DC/DC控制雷同都是处于离开电源模块压控制而进入电源模块流控制模式。但是电源模块流模式中因为加入斜波补偿,从而引入了输入电源模块压。此时传统的控制的电源模块流上限会随输入电源模块压的转变而不同。但在LM5036中,因为电源模块流检测也检测输入电源模块压值,通过内部控制,可以有用消弭输入电源模块压变换带来的影响。同时,在过流珍爱中,假如检测电源模块流达到了阈值,LM5036通过脉冲匹配可以保证上下管的开通时间的同等性,从而避免变压器饱和的风险。   LM5306在过流珍爱时可以进入打嗝模式。其周期可由RES引脚上的外接电源模块容进行配置。除了传统的过流打嗝模式,LM5036还支撑倒灌电源模块流打嗝模式珍爱。当倒灌电源模块流反复出现时,LM5036也可进入打嗝模式。打嗝重启电源模块容器处设置15μA电源模块流源。   预偏置启动篇   预偏置启动:   在没有完全可控的预偏置启动情况下,次级侧的SR可能过早地闭合导通以从预充电源模块的输出电源模块容器吸取电源模块流,传递到输入端,如许导致电源模块容电源模块压出现降落的情况。假如此过程导致的电源模块压降低过大,可能会导致重新启动负载甚至损坏电源模块源转换器功率级部分。从下图中就可以看出,在没有预偏置调节的启动过程中输出电源模块压出现电源模块压跌落以及过冲的情况。   基于LM5036的半桥DCDC电源模块源 没有完全调节的预偏置启动   而LM5036采用全新的完全稳压预偏置启动方案,以确保输出电源模块压的单调上升及避免反向电源模块流。这里的预偏置启动过程重要包括初级侧MOSFET和次级侧SR软启动。   初级侧FET的预偏置软启动(如下图中的体系上电源模块顺序图所示):   1、输入电源模块压VIN会伴随外部所加载电源模块压的上升而上升,一旦VIN>15V且VCC/REF高于其UV阈值,Fly-buck产生的次级侧辅助电源模块源VAUX2就会启动。这里VAUX2除了提供次级侧的元器件供电源模块以外,同时作为一个使能旌旗灯号参与到预偏置启动过程中。   2、当UVLO超过1.25V且VCC/REF高于其UV阈值时,SS引脚上连接的软启动电源模块容开始充电源模块。当SS <2V时,VAUX2保持在“关闭状况”。即VAUX2>阈值电源模块压TH(根据设计设置),此时会激活使输出电源模块压参考VREF放电源模块的复位电源模块路,从而钳制VREF值到地。这就确保了光耦合器产生0%占空比饬令。当UVLO超过1.25V且VCC和REF高于响应的UV阈值时,软启动电源模块容开始充电源模块,SS引脚电源模块压开始上升。   3、当SS>=2V时,VAUX2电源模块压值进入“开通状况”(VAUX2<TH,VAUX2的“关闭状况”和“开通状况”的电源模块压比例关系为1.4:1),辅助电源模块源将产生导通电源模块压。   4、当VAUX2<TH时,VREF从被钳制到地到被释放,输出电源模块压开始进行软启动过程。占空比由反馈环路控制,而不受SS电源模块容器电源模块压影响(由于Vcomp<Vss)。   5、当VREF>Vo(预偏置电源模块压)时,Vcomp开始上升。   6、当Vcomp>1V(对应0%占空比)时,初级FET的占空比开始增长(Vo上升)。与此同时,同步整流SR软启动引脚SSSR电源模块容开始充电源模块。   基于LM5036的半桥DCDC电源模块源   次级侧SR的软启动过程:   1、在SSSR>=1V之前,LM5036工作在SR SYNC模式,如下图标号3的位置,此时SR与主FET保持完全同步,如许重要作用是:1)有助于降低SR的传导损耗;2)避免出现反向电源模块流的风险。   2、随着初级FET和SR脉冲宽度渐渐增长,此时Vo渐渐上升,这种渐渐增长脉宽的体例有用防止因为体二极管和SR Rdson之间的电源模块压降的差异引起的输出电源模块压干扰。   3、随着SSSR电源模块压的上升,当SSSR>1V时,LM5036开始SR续流周期的软启动。   4、SR1和SR2在续流期间同时接通。   5、在SR续流周期结束时,在主时钟的上升沿,SR与下一个功率传输周期主FET状况相干。同相继承保持开通,异相干断。(如下图所示,SR1与HSG属于同相开通,在5号主clk上升沿处SR1保持开通状况,SR2因为是异相因此保持关断状况,后半周期恰好相反。)   6、在功率传输周期结束时,主FET和同相SR同时关闭。在软启动结束后,SR脉冲将与响应的主FET互补。   基于LM5036的半桥DCDC电源模块源   因为有次级侧预偏置软启动的过程,可以有用控制次级侧参考电源模块压斜坡上升,仅在参考电源模块平VREF高于输出电源模块压时激活SR。如许就保证了在整个启动过程不会出现SR吸取输出电源模块容能量的征象,天然也不会出现电源模块容电源模块压跌落的情况。如下图所示,在整个软启过程中,输出电源模块压保持单调平稳上升,可有用确保体系内数字电源模块路以精确的顺序开始工作。     基于LM5036的半桥DCDC电源模块源 基于LM5036的设计   请细致,在设计带LM5036的DC/DC转换器时,用户无需考虑这种预偏置启动过程,由于这是LM5036自己完全控制的功能。   辅助电源模块源篇   集成辅助源:    对于半桥驱动器而言在没有外接辅助电源模块源时,体系必要一个单独的偏置电源模块源和更多组件。 不能轻易调节次级侧偏置电源模块压来控制体系软启动过程。因此这里就必要单独的外接电源模块源以及更多的组件,最终就会大大占用板级面积。   基于LM5036的半桥DCDC电源模块源   而LM5036自身集成了具有恒定导通时间控制模式(COT)控制模式的Fly-buck控制器,可以用来给LM5036及初级侧和次级侧器件供电源模块。而且这里的COT控制模式中的ON time的时间长度是可以通过Pin-6的Ron来进行设置的。只必要外接RFB1 和 RFB2就可以设置VAUX1 ,VAUX2的电源模块压值。只必要外接一个小小的辅助源变压器新疆人事考试信息网,就可以实现LM5036初级侧VCC供电源模块,次级侧隔离驱动供电源模块,隔离光耦运放等的供电源模块(如上图所示各部分的供电源模块电源模块源)。VAUX2同时参与了预偏置启动过程,作为一个沟通初级侧和次级侧的使能旌旗灯号,通过和放电源模块复位电源模块路的配合实现预偏置启动的时序控制。可以看到VAUX2在这里完成了初级侧和次级侧的通讯,而避免使用额外的隔离旌旗灯号电源模块路。间接削减BOM数量从而增长功率密度。此外,对于辅助变压器的设计,完全可以通过一个简单的工具设计计算表格去实现变压器及相干器件的设计。应用简单,大大节省板级面积以及综合成本。如下图所示,只必要外加一个小小的辅助变压器(黄色部分)就可以轻松实现这些功能,大大进步体系功率密度。   基于LM5036的半桥DCDC电源模块源   如上图所示,SW_AUX为Fly-buck的输出端,L3为buck电源模块路的输出侧电源模块感,C36为输出侧电源模块容,R22与R23为反馈分压电源模块阻,R24,C34与C35构成Type-3的纹波注入电源模块路。在使用计算工具时,首先输入一些辅助电源模块源的基本信息,频率,负载电源模块流值,电源模块感取值。即可计算出响应的电源模块容选型。 对于FB电源模块阻,可以根据Flybuck的前级及后级的电源模块压来计算出响应的FB电源模块阻,如Auxiliary Feedback Circuit表格所示。   基于LM5036的半桥DCDC电源模块源   至于RCC纹波注入电源模块路的参数选择,计算表格中有三种不同的电源模块路选择,选择TYPE-3之后,可以输入目标的纹波电源模块压值以及纹波电源模块流值,即可计算出响应的RCC阻容值。这里一样平常固定Cac与Rr的值,至于Cr可以根据计算值进行响应的选型。   基于LM5036的半桥DCDC电源模块源 基于LM5036的半桥DCDC电源模块源   上图所示是基于LM5036的参考评估板的布局规则,上半部分是输入滤波电源模块路,半桥电源模块路,输出侧同步整流以及输出滤波电源模块路。下半部分为LM5036周边关键器件沈阳代开发票,辅助电源模块源电源模块路以及反馈回路调节电源模块路,辅助电源模块源行使极小的占板面积却达到一举多得的作用。业界中常见的200W砖块电源模块源通常使用1/8砖的版图。因为LM5036的高集成度,200W功率电源模块源如今已经可以在1/16砖模块上即可实现,同样的功率可以做到更小的版图面积上。    

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