概要信息：

第 9 卷第 9 期
2《X巧年 9 月
金 涂 教 犷 丢 周
POW ER SUPPLY TE CH NOLO G IES AN D APPLICA T 10 NS
V o l
.
9 N o
.
9
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基于 LT C3 7 80 的开关电源模块及其在
蓄电池中的应用
王桂风
’,
王桂光
, ,
王希天
’
(1
.
佛光照明公 司
,
广东 清远
,
51 167 5)
(2
.
南宁鑫威公 司
,
广西 南宁
,
53 0( 刃4 )
摘 要 :
介绍 了新型器件 LT C 3 780 的特点及其降压
、
升压和无缝切换三种工作模式
。
以 LT C3 780 为
中心的开关电源模块
,
外加法拉级电容器应用 于蓄电池
,
可 以实现输出灵活 变化的智能化蓄电池
。
关键词
:
LT C3 7 8o ; B uc k 降压 ; Bo( )st 升压 ; 法拉级超级 电容 ; 蓄电池
Swi tc hi n g Po w e r Su PPly M o d u le B a sed o n L T C 37 8 0
a n d Its A PPlic a tio ns in B a tte r ies
W ANG G u i一fe n g
,
W A NG G u i一 g u a n g
,
W A N G X i一tia n
中图分类号
: TN 8 6 文献标识码
: D 文章编号
: 0 2 19 一2 7 13 (2 (X〕6 )09一(X) 18一0 5
0 引言
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器
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中国的蓄电池产量已是世界第一
,
并且出口
到世界各地
。
但多是在拼价格
,
可获利润很有限
。
除了加大产量使中国蓄电池产业增值之外
,
提升
蓄电池技术含量
,
更是使中国蓄电池产业增值的
新思路之一
,
本文以 LT C 3 7 80 为核心的开关电源
模块与蓄电池相结合
,
就是实例之一
。
如果再加上
法拉级电容
,
则综合外特性更好
,
技术含量更高
,
可获利润也更高
。
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1 LT C3 7 8 0 简介
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一
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图 1 IJ C3 780 的引脚 图
LT C 3 7 8 0 是一款高性能 的能降压
一升压的开
关型稳压器
,
可在输人电压高于
、
低于或等于输出
电压的条件下工作
。
恒定频率电流模式架构提供
了一个高达 40 H z 的可锁相频率
,
可以在 4一 3 0 V
宽输人和输 出范围内实现不同工作模式间的无缝
切换
。
LTC3 7 8 0 的引脚排列如图 l所示
LT C37 8O 的内部原理框图及外围电路如图 2
收稿 日期
: 2(X拓一06
一
05
所示
。
在图 2 电路中
,
受 1丁C 3 780 控制的 4 只 MOS
管
,
可简化为图 3 所示
。
而 LT C3 7 80 的工作模式与
占空比的关系如图 4 所示
。
在图 5 中
,
LT C 3 7 8 0 控制 4 个电子开关
,
其中
S
、
、
S
。
在输入电源半桥 电路
,
SC 、
S。在输出电源半
桥电路
。
实际上用低内阻大电流场效应管来作为
上述 4 个电子开关
。
LT C3 7 80 控制这 4 个功率场
效应管栅极
,
使得图 5 电路可以实现开关降压或
★ 位* 月应用
—
基于 LT C 3 7 80 的开关电源模块及其应用
-
—
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图 2 LT C 37 80 的原理根田及典型外围电路
者开关升压的效果
。
借助于 LT C3 7 8O可以在输人
电压为 4 一36 V 的宽输人 电压 和宽输 出电压范围
内
,
无缝切换使电路工作于降压或升压
,
仅仅只盆
要一个 6. 8 林H 小电感
,
开关 电源最高效率可以做
到 0
.
99
。
2 LT C3 7 80 的 Buc k 降压开关工作模式
当输人电压 VI
N 、
高于所需要设定的输出电压
l9
第 9 卷第 9 期
2(X 拓年 9 月
金 诊 教 才 龙 闷 V ol
.
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9
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图 3
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LTC3 780 输 出开关的简化示 意图
图 6 当雷要精 出电压低 于精入电压 时
LTC3 780 工作在 B u e k 模式
工作模式
,
如图 7 所示
。
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图 4 LT C37 80 工作模式与 占空比 的关系 LT C 37 80
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图 7 当需要愉 出电压高于愉入电压时
LT C37 80 工作在 Bo st 模式
4 LT C3 7 80 的无缝切换工作模式
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低
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以C 3 ,的
(按24 引脚标示)
当错
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图 5 可 实现开关降压或升压的 电路
V二 时
,
LT C3 7 80 工作在 Buc k 开关降压 工 作模
式
,
这时 LT C 3 7 80 令 S。常闭
,
而 S
。
常开
,
只控制
S、 和 S。交替接通和截止
,
用开关 S
、
给电感 L 供
电
,
用开关 S。来为电感续流
,
获得降压型 Buc k 开
关稳压输出效果
,
如图 6 所示
。
当需设定的输出电压 叭。 接近输入电源电压
v。 时
,
LT c 37 80 使 S、 和 S。在每个周期的大部分
时间内处于导通状态
。
仅仅为了适应输出与输入
电源电压之间很小的电位差
,
LT C3 7 80 在每个周
期的暂短时间内
,
控制电感 L 的充电
、
放电
,
是靠
S、一SC
在 V 。 对地之间接通
,
或者 S B一S 。在 V。 对
地之间接通
,
来稳定输出电压
。
以 LTC 3 7 8 0 为核心
的开关电源
,
如图 8 所示
,
选择图 8 中定置 R :
阻
值
,
就可预置 V。输出电压的数值
,
十分方便
。
3 LT C37 80 的 Bo st 升压工作模式
当需要设置输出电压 V。 高于输人电源电压
V ‘、时
,
LT C37 8 0 自动切换为 B o o s * 升压工作模式
。
这时 LT C37 8 0 令 S
人
常闭
,
而 S。常开
,
输人电源经
直通的 S 、供电给电感 L
,
Sc 与 5 1,
交替通
、
断
,
当 S
、
导通 S。截止时
,
电源 V I、
给电感 L 储存磁能
,
而在
S
C
截止
,
同时 S 。 导通时电感放电实现 Bo sl 升压
5 LT C3 7 8 0 功能扩展
以 LT C3780 为核心
,
只加两片凌特公司的悬
浮栅极驱动电路 (LT C4 4 4 O)
,
可以使 LTC378O 的
输人电压 V 。 扩展到 36 、7 2 V
。
而输出电压可在
2 4一 4 8 V 之间任意设定
,
如图 9 所示
。
当然
,
这只是 LTC3 7 80 功能扩展实例之一
,
其
他还有许多方案
,
例如
: 可以满足蓄电池厂家的要
求适配为任何预置电压
,
也可 以适应用户的需要
,
★ 技* 勺应用
基于 LT C 3 7 8O 的开关电源模块及其应用
—
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图 8 以 LT C3 780 为核 心的高效率开关电源
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LTC 37 80
图 9 LTC3 780 的扩展功能
把 LTC3 780 功能扩展到满足用户使用要求
,
只需
要更换相应 的场效应功率管规格 及其驱动 电路
,
并精心优化两端电感
,
就可达到目的
。
6 蓄电池智能化开关电源模块
利用 LT C3 7 80 为核心的开关电源模块
,
不经
过图 9 的扩展
,
可以使 6一 3O V 蓄电池
,
任意在 6
-
30 V 范围内设定输出电压
。
为了使蓄电池能够提供足够大的起 动电流
,
而不危及蓄电池寿命
,
可以在蓄电池的端子
,
即开
关电源的输入端
,
并联一个法拉级电容
,
并在开关
电源输出端
,
再并联一个法拉级电容
,
借助于这两
2 l
第 9 卷第 9 期
2《叉场年 9 月
金 海 教 才 汤 阅 V o l
.
9 No
.
9
POW ER SU PPLY TE CH NOLO G IES A ND APPl CAT1 0 N S
阮p te m be
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个法拉级电容
,
能够大幅度改善蓄电池的供电能
力
,
使安装了以 l了C 3780 为核心的开关电源模块
之后的输出端
,
具有十分优异的外特性
,
这对蓄电
池生产厂家而言
,
是巨大的商业机会
,
而对应用电
池的用户而言
,
提供了更大的灵活性
。
至于什么样
的电池配什么样的法拉级电容
,
主要由用户订单
需求而决定
,
也取决于定价
,
如图 10 所示
。
直接
曳碑
嗬 r
智能
肺电池
_
端 f噩艇⋯
褚电池C 3 , 80 为核心开关电源棋块改适的
“
钊能蓄电池
”
锣
借助于 LT C3 7 80 完善的保护功能
,
可以提升
蓄电池更可靠更安全的应用性能
。
借助于法拉级电容可以瞬间吸纳和瞬间输出
大电流的特点
,
可以延长蓄电池寿命
,
并可以使用
户得到比直接使用电池更理想的效果
。
目前尚须另设两端
,
作为直接使用蓄电池放
电使用端子
,
也作为蓄电池充电端子使用
。
下一步
有必要把
“
蓄电池输出端
”
和
“
蓄电池 充电端
”
取
消
,
成为只有两个端子的智能蓄电池模块
,
这时须
用
“
双向逆变开关电源技术
” 。
下次将另撰文阐述
。
参考文献
[213[l
图 10 常规蓄电池经智能化创新的示意 图
7 结语
LI N EA R 公 司
,
LTC 3 78 O 产品说明书[z 1
.
Ab ra ha m L Pre s m an 著
,
王志强 译
.
开关 电派设计[MJ.
(第二 版 )
,
北京
:
电子工 业 出版社 ,2 《X拓
.
W ilso m z ho u ,
Th
e o
Ph illips
.
u N E A R 设计要点[J]
.
电
子设计技 术(E D N)
.
2(X) 5
,
(9 )
.
借助于 LT C 3 7 80 为核心控制芯片
,
可以无缝
切换 Buc k一Bo st 开关模式
,
高效率地升 压或降
压
,
具有自动稳定输出电压 的作用
,
使蓄电池外特
性有质的飞跃
。
作者简介
王桂风 (1968 一 )
,
男
,
佛 光照明有限公 司总工程 师
、
中
国照明学会 高级会 员
,
研 究方向为 电力 电子技术和磁集成
技 术
。
IR 的小型高性能高压 IC 简化 H ID 镇流器设计并延长电灯寿命
全球功率半导体和管理方案领导厂商
—
国
际整流器公司 (简称 IR )推出 IR S245 3D 系列 60 V
自激式全桥驱动器集成电路 IC
。
该系列适用于一
般照明
、
室外照明及投影机等 H ID 镇流器应用
。
新器件采用 IR 专有的高压集成电路 (H V IC )
技术
,
集成了两个高端和两个低端的栅极驱动器
。
此举有助提升器件的性能
,
符合更严格的规范
,
提
高 了温度稳定性
,
并集成了以前没有的功能
。
IR S2 4 5 3D 有一个用于振荡器编程的简单 R C
网络
,
无需两个同步半桥驱动器
。
而采用两个 5 0 -
8 封装驱动器 IC 的方案则需要一个独立的振荡器
分别驱动不同的半桥
,
由于容差和温度会引起准
时状态 的不匹配
,
因而会产生负载不对称的电压
。
在照明应用中
,
这将导致水银移动而缩短电灯寿
命
。
IR S2 453 D 则有效地解决了这个问题
,
它采用
单振荡器来驱动两个半桥驱动器
,
以确保在整个
温度及电源电压范围内获得精确的匹配
。
IR S 2453 D 也大幅简化了整体设计
,
集成了闭
锁和非闭锁关断输人
,
可节省达 7 个器件之多
。
闭
锁关断可以实现不同的保护功能
,
例如周期性过
电流
、
开路负载或短路检测
,
而无需额外的元件 ;
而非闭锁关断则可为各种用于功率管理应用的微
控制器提供更为简单的接口
。
IR S2 4 5 3D 为无铅器件
,
采用 14 引脚 D IP 和
50 封装
,
包括 5 0% 的占空 比
、
固定的 1卜s
的(典
型 )内部死区时间
,
以及集成的自举电路
。
新型 IC
是为驱动 HI D 灯所需的低频交流 电压设计的
,
也
适用 于其他高频应用
,
例如荧光镇流器和电源等
通用 电路
。
IR S2 4 5 3 D 其他主要规格包括 15
.
6 V 齐纳二
极管籍位 V CC 和 140 卜A 典型微功率启动电路
。
抗 噪性 则 由栅极驱 动 器 的低 di /山 峰值与超 过
1
.
5 V 的欠压闭锁滞后功能实现
。
IR S245 3D Pb F
、
IR S245 3DSPb F 和 IR S24 53 DST
R Pb F 现已供货
,
产品全部符合《电子产品有害物
质限制指令》(R
o H S )
。