Напівмостове джерело живлення DCDC на основі LM5036
LM5036 - це високо інтегрований напівмостовий ШІМ-контролер, який інтегрує допоміжне джерело зміщення, щоб забезпечити рішення з високою щільністю потужності для телекомунікаційних, передавальних мереж та промислових перетворювачів енергії. LM5036 включає всі функції, необхідні для реалізації напівмостового топологічного перетворювача потужності за допомогою регулювання режиму напруги. Пристрій підходить для первинної сторони ізольованого перетворювача постійного і постійного струму з вхідною напругою до 100 В. У порівнянні з традиційними напівмостовими та повномостовими контролерами, LM5036 має свої незамінні переваги:
(1) Інтегрований допоміжний блок зміщення для живлення LM5036 та первинних та вторинних компонентів без зовнішнього допоміжного живлення, зменшуючи розмір та вартість плати, забезпечуючи високу щільність потужності та хорошу теплову надійність.
(2) Покращена продуктивність запуску перед упередженням дозволяє монотонно збільшувати вихідну напругу та уникати струму струму при запуску навантаження.
(3) Покращений циклічний цикл обмеження струму за допомогою імпульсного узгодження для отримання рівномірного рівня граничного вихідного струму в діапазоні вхідної напруги, а також запобігає насиченню трансформатора.
Механізм захисту імпульсного узгодженого струму
Проблеми та рішення постійного струму, що обмежують:
Під час циклу за циклом операція обмеження струму CBC активується, коли поточний сенсорний сигнал ISENSE досягає позитивного порогу IPOS_LIM. Контролер, по суті, демонструє управління режимом пікового струму при відкритому контурі напруги під час роботи CBC. Типовою проблемою регулювання режиму пікового струму є субгармонічне коливання, яке виникає, коли робочий цикл напівмостової топології перевищує 0,25 (0,5 доларовий перетворювач).
Основним правилом є додавання компенсаційної рампи, нахил якої повинен бути встановлений як мінімум на половину нахилу нахилу вихідного струму індуктивності, який перетворюється на основну сторону резистором відчуття струму. Якщо ви хочете усунути субгармонічні коливання після одного циклу перемикання, ви повинні встановити компенсацію нахилу, щоб подвоїти нахил вихідного струму індуктивності. Це називається контролем за глухими ударами.
Однак після додавання компенсації нахилу виникає ще одна проблема. Граничний рівень струму змінюється залежно від вхідної напруги, як показано на малюнку нижче. Через різні амплітуди компенсації нахилу при різних вхідних напругах фактичний граничний рівень струму змінюється залежно від вхідної напруги, враховуючи внутрішній поріг граничного струму. Такий механізм робить обмеження допуску на вихідний струм поганим. Потрібно більше конструктивних запасів, що призводить до низької щільності потужності.
LM5036 забезпечує стабільну роботу CBC, відповідаючи кількості тонн первинного MOSFET. Порогове обмеження пікового струму регулюється VIN, щоб гарантувати, що межа вихідного струму змінюється залежно від вхідної напруги. Всі ці функції встановлюються трьома виводами CS та відповідними зовнішніми резисторами. Значення цих резисторів можна розрахувати, використовуючи таблицю розрахунку конструкції LM5036. Як позитивні, так і негативні струми (що спричиняють падіння або навіть пошкодження вихідної напруги) будуть сприйняті та обмежені.
Пристрій LM5036 розробив нову технологію - компенсацію вхідної напруги. Додаючи додатковий сигнал як функцію вхідної напруги над поточним чутливим сигналом та сигналом компенсації нахилу, граничне значення струму можна мінімізувати по всьому діапазону вхідної напруги, що призводить до більш точного обмеження вихідної потужності, максимально уникнення вихідної потужності змінюється залежно від вхідної напруги. У пристрої LM5036 сигналом компенсації нахилу є пилоподібний струмовий сигнал ISLOPE, який збільшується від 0 до 50 мкА (типово) на частоті генератора (удвічі більше частоти перемикання).
Тепер сигнал компенсованого струму може бути отриманий як:
Зліва на малюнку нижче показано зовнішню схему обмеження струму за циклом LM5036 та внутрішню реалізацію LM5036.
Малюнок праворуч показує склад поточного сенсорного сигналу. Видно, що LM5036 не тільки виявляє прямий струм при виявленні струму, але також посилює значення струму, що відчувається через зовнішній резистор RLIM та внутрішнє джерело струму VLIM, тим самим залишаючи простір для вимірювання зворотного струму та встановлення поріг зворотного струму. У той же час, оскільки сигнал VIN вхідної напруги вводиться в датчик струму, струм зондування містить інформацію про вхідну напругу. Це дозволяє підтримувати поріг струму в невеликому діапазоні протягом усього діапазону вхідної напруги.
У той же час LM5036 має механізм збігу імпульсів, який підтримує баланс потоку головного трансформатора під час роботи циклу за циклом. Співвідношення робочих коефіцієнтів верхнього та нижнього основних транзисторів транзистора завжди узгоджуються, щоб забезпечити баланс напруги вольт-секунд трансформатора, ефективно запобігаючи насиченню трансформатора.
Метод узгодження імпульсів наведено на малюнку нижче. Коли в першій фазі досягається обмеження струму, сигнал FLAG всередині LM5036 переходить від низького до високого. Сигнал RAMP відбирається на висхідній кромці сигналу FLAG, а потім залишається на своєму початковому значенні вибірки для наступної половини фази MOSFET високого боку. Коли фазовий сигнал RAMP верхньої сторони піднімається вище значення вибірки, імпульс ШІМ верхнього боку відключається, що в кінцевому підсумку змушує робочі цикли двох фаз збігатися.