主电源的降压DCDC转换器提供额外的辅助电源.doc

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1、主电源的降压DC/DC转换器提供额外的辅助电源 许多系统除了需要主电源外还需要低功率电源。一个典型例子就是当模拟前端放大器需要±5V电源时，主数字电路只需要+5V电源。由于成本、库存管理、电磁兼容等原因，采用单独的-5V转换器设计这个低功率电源也许并不合适，所以必须利用某些方法从主电源获得额外的电源轨。执行降压型转换器IC的开关操作可以提供一个或多个隔离或非隔离的、准稳压或非稳压的输出，这样就有可能得到大小等于主电源输出电流10%至30%的辅助电源输出电流。首先回顾一下降压转换器的工作波形，以确定可用来产生额外输出的电压和电流(图1)。在LX引

2、脚上，转换电压波形的幅值范围为：(VIN(MAX)-VDIODE)＜VLX＜(VIN(MIN)-VDIODE)在电源周期(LX连接VIN)内，主电感L1上的电压为：(VIN(MAX)-VOUT)＜VIND＜(VIN(MIN)-VOUT)图1：利用降压转换器中的一定电压和电流可产生额外的电源输出。连续电感电流操作当电源开关断开时，LX引脚上的电压变成负值，从而导通二极管D1以确保电感上有连续电流。在D1上的电流下降到零之前，当电源周期一开始连续电流操作就开始了。相关波形如图2所示。如果知道与主要元件有关的各种RMS电流和电压，则按以下方法计算功率

3、消耗。(1)计算内部LX开关的功率消耗：PSW=(ISW_RMS)2RON_SW(2)计算IC的静态功率消耗：PI_QUIESCENT=VINIQUIESCENT(3)计算肖特基二极管D1的功率消耗：PDIODE=IDIODE_RMSVDIODE_FORWARD(4)计算负载功率消耗：PLOAD=RLOAD(ILOAD_RMS)2其中，RON_SW等于数据表给出的内部电源开关导通阻抗(从VIN引脚至LX引脚)，RLOAD为接至电源输出的有效阻抗，IQUIESCENT为无开关操作时控制IC的静态电流，IDIODE_RMS为肖特基二极管D1的正向R

4、MS电流，VDIODE_FORWARD为肖特基二极管D1在额定电流下的正向压降，ILOAD_RMS为负载RMS电流。图2：图1电路的连续电感电流波形和相关等式示。当从主降压转换器中获取额外电源时，有一点非常重要，即主电源输出一直处于负载状态，而主电感在整个主降压转换器的负载范围内始终保持导通。电感的选择为确保在电感中有足够的能量储备，需要知道主电感上的电压、工作频率和电感电流纹波，以便设置主电感的值，而最大占空比和最小输入电压决定了主电感的最小值，如下所示：其中：IRIPPLE=%ILOAD(当电感电流连续时)一般选择纹波电流等于输出电流的某一

5、百分比，对于MAX5035选择纹波电流等于输出电流的30%。请注意，在出现非连续电流之前，纹波电流的大小决定最小负载电流。额外的辅助电源将提高对电源开关峰值电流的要求，从而要求限制辅助电源汲取的电流。图3：在这个反激电路中，辅助电源输出以0V为参考(a)，或者以主电源正输出为参考(b)。对许多应用来说，评估套件中100μH和68μF输出滤波器值的标准设置比较合适，且这些值可用于另外的电源。MAX5035具有固定的内部第3类补偿电路，该补偿电路会对输出电容的选择带来一定限制。此外，还要对电容的等效串联电阻(ESR)进行选择，以使“零”频率出现在2

6、0kHz至40kHz之间。图4：次级负载引起初级电感电流发生变化。由主电感变压器产生辅助电源输出由于初级电路中的肖特基二极管压降相对恒定(根据电流大小，通常为300mV至500mV)，而控制器可调节输出电压，所以在电源开关断开期间的电感压降也相对恒定。通过连接次级整流器和电容以使二极管在反激(flyback)周期中导通，可从主电感处获取一些能量。图3显示了这种配置的两种电路。将辅助线圈与主降压转换电路隔离，可提供灵活的连接配置。图3a给出了以地为参考的辅助电源输出电路，而图3b则是以主电源正输出为参考的辅助电源输出电路。辅助电源输出的输出电压为

7、：VOUT2=N2/N1(VOUT+VDIODE)-VDIODE其中N1为初级匝数，N2为次级匝数。图5：这个电路可产生一个由电荷泵衍生出的辅助电源负输出。。二极管D2在内部LX电源开关断开时导通，因此输出与输入电压的变化无关。选择合适的电容C7以便在电源开关的最长闭合期间提供输出。由于D1的正向压降随温度和负载电流变化，所以次级输出有2%至3%的变化。由于变压器的N1和N2是直流隔离的，额外输出可以以任何直流电压为参考。对于一个给定的电感值，主电路初级电感的非连续电流将限制辅助电源输出端的次级功率。换句话说，D1在反激周期结束时必须保持导通。

8、当出现非连续电流时，D1的正向电流变为0，LX引脚上的电压不再被箝制，从而有可能损坏主降压转换器IC。当内部LX开关从闭合转为断开时，次级负载将引起初