許多電信、服務(wù)器和其他應(yīng)用都需要具有多個(gè)輸出電壓的隔離電源，但保持對(duì)所有輸出電壓的嚴(yán)格調(diào)節(jié)可能是電源設(shè)計(jì)人員頭疼的問(wèn)題。傳統(tǒng)上，每個(gè)輔助輸出都使用線(xiàn)性穩(wěn)壓器，但線(xiàn)性穩(wěn)壓器的效率可能非常低，因此將其使用限制在低輸出電流應(yīng)用中。線(xiàn)性穩(wěn)壓器的一種替代方法是使用降壓轉(zhuǎn)換器作為后置穩(wěn)壓器。這種方法可以產(chǎn)生更好的效率，但如果后置穩(wěn)壓器級(jí)聯(lián)主輸出，電源需要更大的輸出電感和電容;或者，如果使用多個(gè)次級(jí)繞組，則需要在后置穩(wěn)壓器之前增加一個(gè)整流器、電感器和電容器。額外的功率轉(zhuǎn)換級(jí)和元件增加了傳導(dǎo)損耗。另一種選擇是使用磁性放大器后置穩(wěn)壓器。磁性放大器后置穩(wěn)壓器的效率可能很高，特別是對(duì)于低電流或中電流應(yīng)用，但在高電流應(yīng)用中通常較低。此外，其復(fù)雜的組裝和輕負(fù)載下的調(diào)節(jié)不良使其不是一個(gè)完美的解決方案。更好的替代方案是采用新型 LT3710 的后置穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)。

LT3710 控制器為多輸出隔離式電源應(yīng)用帶來(lái)了簡(jiǎn)單性、高效率和精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)。LT?3710 是一款特殊的同步降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓控制器，具有雙通道 N 溝道 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器。它用作高效次級(jí)側(cè)同步后置穩(wěn)壓控制器，直接從整流變壓器次級(jí)繞組電壓產(chǎn)生嚴(yán)格穩(wěn)壓的輔助輸出。該方案使主輸出級(jí)的電感和輸出電容尺寸最小化。LT?3710 是一款恒定頻率電壓模式控制器，具有可編程電流限制保護(hù)和高達(dá) 500KHz 的開(kāi)關(guān)頻率。通過(guò)前沿調(diào)制，它與使用電流模式控制或電壓模式控制的主輸出控制環(huán)路配合良好。

LT3710 后置穩(wěn)壓器操作

LT3710 的基本功能模塊包括一個(gè)用于反饋調(diào)節(jié)的電壓放大器、一個(gè)同步于次級(jí)側(cè)開(kāi)關(guān)脈沖的斜坡發(fā)生器、一個(gè)具有前沿調(diào)制功能的 PWM 比較器、一個(gè)限流放大器和高速 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器。

圖1示出了簡(jiǎn)化的LT3710應(yīng)用電路和關(guān)鍵波形。主輸出功率級(jí)是正激轉(zhuǎn)換器。LT3710 調(diào)節(jié)輔助輸出 V輸出2.LT3710 電路看起來(lái)像一個(gè)同步降壓型轉(zhuǎn)換器，不同之處在于輸入是從電源變壓器次級(jí)繞組整流的脈沖電壓。

圖1.簡(jiǎn)化的應(yīng)用原理圖和關(guān)鍵波形

在正常工作時(shí)，開(kāi)關(guān)周期從 t 開(kāi)始0、整流變壓器二次電壓V的下降沿1.觸發(fā)內(nèi)部斜坡以啟動(dòng)新的 PWM 開(kāi)關(guān)周期，關(guān)閉頂部 MOSFET Q1（控制開(kāi)關(guān)）并打開(kāi)底部 MOSFET Q2（同步開(kāi)關(guān)）。從 t0到 T1、主變頻器（QP），LT3710 電路 （Q1） 處于“關(guān)斷”狀態(tài)。在 t1、整流變壓器二次電壓V1走高。期間（t1到 T2），主轉(zhuǎn)換器的控制開(kāi)關(guān)處于“導(dǎo)通”狀態(tài)，但 LT3710 電路的控制開(kāi)關(guān)仍保持“關(guān)斷”。初級(jí)開(kāi)關(guān)電流IP等于反射的主輸出電感電流，IL1/N，其中 N 是變壓器初級(jí)匝數(shù)與次級(jí)匝數(shù)比。從 t0到 T2、開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓V2保持接近零，輔助電感電流IL流入 C輸出2和跨 V 的負(fù)載輸出2.此狀態(tài)一直持續(xù)到PWM斜坡信號(hào)與電壓誤差放大器輸出V相交奧特，在 t2.頂部 MOSFET Q1 導(dǎo)通，底部 MOSFET Q2 關(guān)斷。開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓V2被上拉至與V相同的電壓1并為輔助電感器充電。期間 t2到 T3，主轉(zhuǎn)換器和 LT3710 電路的控制開(kāi)關(guān)均處于“導(dǎo)通”狀態(tài)。初級(jí)開(kāi)關(guān)電流IP是反射的主輸出電感電流和輔助輸出電感電流（IL1+ 我L）/N 在此階段。此狀態(tài)在 t 處結(jié)束3、當(dāng)整流變壓器二次電壓V時(shí)1變?yōu)榱悖乱粋€(gè)開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始。

在 t 處，初級(jí)開(kāi)關(guān)電流發(fā)生階躍變化2當(dāng) LT3710 電路的控制開(kāi)關(guān)接通時(shí)。前沿調(diào)制可防止環(huán)路不穩(wěn)定，即使在初級(jí)側(cè)使用峰值電流模式控制也是如此。

LT3710 的同步門(mén)限約為 2.5V。整流變壓器次級(jí)的下降沿每個(gè)周期必須通過(guò)此閾值。為確保適當(dāng)?shù)耐剑琇T3710 內(nèi)部振蕩器頻率應(yīng)設(shè)定為低于系統(tǒng)開(kāi)關(guān)頻率。

輔助輸出V輸出2范圍為 0.8V 至接近主輸出電壓 V輸出1.電壓V輸出2可由 D 確定2? VSP，其中 VSP是次級(jí)電壓（V在/N） 和 D2是開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓V的占空比2.

雙輸出隔離式 2 開(kāi)關(guān)正激電源

圖 2 示出了一款使用 LT3710 的應(yīng)用 — 在本例中為雙輸出高效率隔離式 DC/DC 電源，具有 36V 至 72V 輸入范圍以及 3.3V/10A 和 1.8V/10A 輸出。基本功率級(jí)拓?fù)涫且粋€(gè)具有同步整流功能的2開(kāi)關(guān)正激式轉(zhuǎn)換器。初級(jí)側(cè)控制器采用 LT3781，這是一款具有內(nèi)置 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器的電流模式 2 開(kāi)關(guān)正激式控制器。在副邊，LTC1698 同步整流器控制器為主 3.3V 輸出提供電壓反饋，并為同步 MOSFET 提供柵極驅(qū)動(dòng)。主 3.3V 電路的誤差放大器輸出饋入光耦合器，然后中繼至初級(jí)側(cè)的 LT3781，以完成主 3.3V 調(diào)節(jié)。輔助 1.8V 輸出由 LT3710 電路精確調(diào)節(jié)。

圖 2a. 36V–72V DC 至 3.3V/10A 和 1.8V/10A 雙輸出隔離電源

電流限制也由 LT3710 電路提供。電流限值可通過(guò)外部檢測(cè)電阻R的值進(jìn)行編程意義（見(jiàn)圖2b），至70mV/R意義.如果不需要電流限制，則將電流檢測(cè)引腳 CL 和 CL 接地+–.

圖 2b. （續(xù)） 36V–72V DC 至 3.3V/10A 和 1.8V/10A 雙輸出隔離電源

脈沖工程平面變壓器充當(dāng)電力變壓器。該變壓器構(gòu)建在一個(gè) PQ20 內(nèi)核上，該內(nèi)核具有 3781 個(gè)初級(jí)繞組、<> 個(gè)次級(jí)繞組和 <> 個(gè)輔助繞組，用于 LT<> 偏置電源。因?yàn)榇渭?jí)繞組最大電壓VSP約為 16V，選擇 30V MOSFET 時(shí)考慮到次級(jí)電壓過(guò)沖通常為 V 的 20% 至 30%SP.在此設(shè)計(jì)中，Si7892DP N 溝道 MOSFET 被選用于低 RDS（ON）， 一個(gè) 30V VDSS額定值和緊湊且耐熱增強(qiáng)的 PowerPAK?SO-8 封裝。

該電路在1500KHz開(kāi)關(guān)頻率下提供230V輸入至輸出隔離。其他特性包括初級(jí)側(cè)開(kāi)/關(guān)控制、5.3V 輸出上的 ±3% 次級(jí)側(cè)調(diào)整、輸入過(guò)壓保護(hù)、欠壓鎖定和電路板熱關(guān)斷。整個(gè)電路安裝在標(biāo)準(zhǔn)半磚尺寸的PC板上，高度約為半英寸。圖 3 顯示了該板的頂部圖片。

圖3.36V–72V DC 至 3.3V/10A 和 1.8V/10A 雙輸出隔離電源

圖 4 示出了 LT3710 后置穩(wěn)壓器的輸入電壓、開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓和電感器電流波形，其輸入為 48V 至 3.3V/10A 和 1.8V/10A 輸出。該電路的效率曲線(xiàn)如圖5所示。在48V輸入和主輸出和輔助輸出滿(mǎn)載的情況下，測(cè)得的總效率約為86%。

圖4.后置穩(wěn)壓器輸入電壓、開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)和電感電流波形，用于 48V 輸入至 3.3V/10A 和 1.8V/10A 輸出。

圖5.圖2中電路的效率與負(fù)載電流的關(guān)系

采用 LT3710 的其他隔離拓?fù)?/p>

LT3710 的應(yīng)用不僅限于正激式轉(zhuǎn)換器拓?fù)洹Ｋ€可用于其他降壓衍生的單端或雙端隔離拓?fù)洌缤仆焓健霕蚝腿珮蜣D(zhuǎn)換器。圖 6 示出了采用 LT3710 的推挽式轉(zhuǎn)換器的簡(jiǎn)化電路。初級(jí)側(cè)控制器是一個(gè) LTC1922-1 同步相位調(diào)制控制器。副邊采用 LT1431（一種可編程基準(zhǔn)）來(lái)反饋輸出信號(hào)并驅(qū)動(dòng)一個(gè)光耦合器。次級(jí) MOSFET 可由一個(gè) LTC1693-1 驅(qū)動(dòng)，該器件包含兩個(gè)高速雙通道 N 溝道 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器。LT3710 負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)輔助輸出。請(qǐng)注意，由于采用雙端次級(jí)結(jié)構(gòu)，LT3710 電路的工作頻率是主輸出推挽式轉(zhuǎn)換器的兩倍。較高的開(kāi)關(guān)頻率意味著電感L2和輸出電容C2可以更小。圖 7 示出了采用 LT3710 的全橋應(yīng)用。

圖6.采用 LT3710 的推挽式轉(zhuǎn)換器的簡(jiǎn)化原理圖

圖7.采用 LT3710 的全橋轉(zhuǎn)換器的簡(jiǎn)化原理圖

結(jié)論

LT?3710 是一款高效率次級(jí)側(cè)同步后置穩(wěn)壓控制器。它設(shè)計(jì)用于在多個(gè)輸出隔離電源中產(chǎn)生嚴(yán)格穩(wěn)壓的輔助輸出。LT3710 提供了一種簡(jiǎn)單、高效率和節(jié)省空間的后置穩(wěn)壓器解決方案，尤其適用于低電壓 / 高電流應(yīng)用。

審核編輯：郭婷