随着电力电子技术的发展,升压DCDC变换器的应用越来越广泛。升压DCDC变换器可显著提高电源应用的通用性。利用升压变换器,新开发的电子设备可以无缝连接至任何供电通道,无需重新设计上游供电通道或使用多个版本电子设备来应对各种供电场景。
LTC7804是ADI推出的一款高性能同步升压DCDC稳压控制器,可驱动N沟道功率MOSFET极。具有低静态电流、单输出同步整流、高达40 V的宽输入电压范围、展频(SSFM)等功能,可轻松满足电磁干扰标准要求,降低输入和输出电源上的峰值辐射和传导噪声。 LTC7804的超低无负载静态电流可以
延长电池供电系统的运行时间。此外,该芯片可简化升压变换器的设计,不会对其先进的性能产生不利影响。
ADI特意推出一款评估板DC2846A,用来作为LTC7804的演示电路。本次测评针对该评估板进行测试,从而来验证LTC7804的性能。
DC2846A开箱
-图1-
-图2-
如图1、图2所示,DC2846A开发套装外部为简洁的彩印纸盒包装,内有防静电海绵以及减震塑料保护。内部只有一块DC2846A评估板,如图3所示。
-图3-
DC2846A是一款DC/DC同步升压变换器演示电路,内置同步升压控制器LTC7804。可以产生24V输出电压并提供高达6A的输出电流。500kHz恒定开关频率工作可实现小型高效电路。
该板具有极低静态电流,休眠模式下为15µA,关断时低至1µA。在宽负载范围内提供较高的输出电压精度(通常为±2%),且没有最低负载要求。
轻负载时,可选择脉冲跳跃模式、强制连续模式或低纹波Burst Mode操作。如果 VIN > VOUT,则DC2846A通过保持顶部MOSFET持续导通来消除通常的升压拓扑损耗。
支持两种升压控制器偏置方法:直接通过输入电压偏置或通过输出电压偏置,也可将电压源连接至EXTVCC端子。
DC2846A开关频率范围非常宽,为100kHz至3MHz。可以选择扩频或固定频率。可与此范围内的外部时钟同步。扩频操作用于降低峰值辐射和传导噪声,从而轻松满足电磁干扰(EMI)标准要求。
DC2846A包括小尺寸电路。它是一种高性能和高性价比解决方案,适合电信、汽车和以太网供电应用。
主要性能参数
-表1-
相关资料
对于DC2846A和LTC7804 ADI在其官网上提供了详细的资料,包括产品介绍、用户手册、原理图、设计文件、BOM、仿真模型,参考资料,支持与论坛,样片申请等内容。下图就是相应的资料界面。
-图4-
原理图与硬件介绍
图5为DC2846A原理图。图6为DC2846A的PCB布局。
-图5-
从图6可以看出,布局分为功率部分和控制部分。功率部分主要由输入电路,输出电路和电感组成。输入电路主要由输入端子、输入电容和对应的N-MOSFET组成。输出电路主要由输出端子、输出电容和对应的N-MOSFET组成。
控制部分以LTC7804为核心,辅以外围控制电路,模式选择电路,频率设置电路,电源辅助电路,以及反馈电路。RUN(JP2)控制评估板的运行状态。MODE(JP1)设置轻载下电路的工作模式,有三种模式可选,分别为电流连续模式(CCM),脉冲跳跃模式(PULSE SKIP)和突发模式(BURST MODE)。VBIAS(JP3)。VBIAS(JP3)为偏执电源。FREQ SET(JP4)对频率进行设置,有固定频率FIX FREQ,外部时钟同步频率SYNC和扩频SPREAD三个选项。
-图6-
核心器件
核心器件LTC7804是一款高性能同步升压DCDC开关稳压控制器,可驱动所有N沟道功率MOSFET。同步整流可提高效率,降低功耗,以及降低散热要求。主要特性如下:
- 同步工作,实现最高效率,降低散热。
- 输入电压范围为4.5V至40V,启动后工作电压低至1V;输出电压高达40V。
- 低工作IQ:14μA;低关断电流IQ:1.2μA。
- 同步MOSFET可以达到100%占空比,从而直通。
- 可编程固定频率为100kHz至3MHz,可锁相频率,可扩频运行。
- 轻负载时可选择连续、脉冲跳跃或低纹波Burst Mode操作。
- 散热增强型16引脚3mm x 3mm QFN和MSOP封装。
LTC7804可广泛应用于电信、汽车、工业设备、航空电子等领域。
上电实验
上电实验用到的设备如图7所示:
-图7-
上电实验之前,需要对评估板进行设置,步骤如下:
1.将跳线运行器(JP2)置于ON位置,将跳线模式(JP1)置于脉冲跳线位置,将跳线频率集(JP4)置于固定FREQ位置,将跳线VBIAS(JP3)置于VIN位置。
2.断电状态下,将输入电源连接到VIN和GND。设置完成,将DC2846A的输入端子与直流电源输出进行连接。随后用万用表观察DC2846A空载时输出端子电压变化,步骤如下:
3.打开输入电源,慢慢将输入电压提高至12V。确保输入电压VIN不超过20V。
4.检查输出电压是否正确,电压为24V。通过实验可以发现,当输入电压大于5V时,输出电压即可达到24V,且直至输入电压至12V,输出电压一直稳定在24V.空载实验后,进行带载实验,接线如图7所示。
5.设定直流电源供电最大能力为 输出电压为12V,输出电流为2A,从而DC2846A输出电压为24V。
6.在工作范围内调整电子负载,并观察输出电压、纹波电压、效率等参数。
通过设置带载实验,获得电路输入电路和输出电路数据,经过整理计算得到表2。可以通过表2了解该评估版的性能与效率。
-表2-
从表2中可以看出输出电压值非常稳定,由负载引起的电压变化值小于1%。在轻载的情况下,效率偏低;当功率为5W时,效率已快速上升至88.9%;当功率为20W时,效率高达到94.6%。
从示波器中可以得到DC2846A的电压纹波数据(图8),电压纹波平均值为65mV,最大值为160mV,可见纹波性能还是非常优异的。
-图8-
小结
通过开箱观察与资料学习,我们了解了DC2846A的主要参数、工作原理、板面布局,以及核心器件。通过上电实验,我们了解了DC2846A的电压、纹波、效率等电气特性。
综合以上对评估板DC2846A的测评,可以推出,DCDC稳压控制器LTC7804具有优异的性能。可以简化客户的电源设计,在保证性能的基础上加快客户的开发进程。