Alimentare DCDC pe jumătate de pod Bazat pe LM5036
LM5036 este un controler PWM cu jumătate de punte extrem de integrat, care integrează o sursă auxiliară de polarizare pentru a oferi o soluție de densitate ridicată a puterii pentru convertoarele de telecomunicații, datacom și industriale. LM5036 include toate funcțiile necesare pentru a implementa un convertor de putere cu jumătate de punte topologie folosind controlul modului de tensiune. Dispozitivul este potrivit pentru partea primară a unui convertor izolat DC-DC cu o tensiune de intrare de până la 100V. Comparativ cu controlerele tradiționale semi-pod și full-bridge, LM5036 are propriile sale avantaje de neînlocuit:
(1) Sursă integrată de polarizare auxiliară pentru alimentarea LM5036 și a componentelor primare și secundare fără alimentare auxiliară externă, reducând dimensiunea și costul plăcii, permițând o densitate mare de putere și o bună fiabilitate termică.
(2) Performanța îmbunătățită de pornire pre-polarizare permite creșterea monotonă a tensiunii de ieșire și evitarea curentului chiuvetei la pornirea sarcinii.
(3) Limita de curent ciclu-ciclu îmbunătățită prin potrivirea impulsurilor pentru a produce un nivel limită uniform de curent de ieșire peste domeniul de tensiune de intrare și, de asemenea, pentru a preveni saturația transformatorului.
Mecanism de protecție a limitei de curent adaptat la puls
Probleme și soluții de limitare a curentului constant:
În timpul funcționării ciclu cu ciclu, operația de limitare a curentului CBC este activată atunci când semnalul de detectare a curentului ISENSE atinge un prag pozitiv IPOS_LIM. Controlerul prezintă în esență controlul modului curentului de vârf cu bucla de tensiune deschisă în timpul funcționării CBC. O problemă obișnuită cu controlul modului curentului de vârf este oscilația subharmonică care apare atunci când ciclul de lucru al unei topologii pe jumătate de punte este mai mare de 0,25 (convertor de 0,5 buck).
Regula generală este de a adăuga o rampă de compensare a cărei pantă trebuie să fie setată la cel puțin jumătate din panta în jos a curentului inductor de ieșire care este convertit în partea primară de către rezistorul de detectare a curentului. Dacă doriți să eliminați oscilațiile subarmonice după un ciclu de comutare, trebuie să setați compensarea pantei pentru a dubla panta curentului inductorului de ieșire. Aceasta se numește controlul deadbeat.
Cu toate acestea, o altă problemă apare după adăugarea compensării pantei. Nivelul limită de curent variază în funcție de tensiunea de intrare, așa cum se arată în figura de mai jos. Datorită diferitelor amplitudini de compensare a pantei la diferite tensiuni de intrare, nivelul limită de curent actual variază în funcție de tensiunea de intrare dată pragului limită de curent intern. Un astfel de mecanism face ca toleranța limitată a curentului de ieșire săracă. Este necesară o marjă de proiectare mai mare, rezultând o densitate de putere redusă.
LM5036 asigură o funcționare CBC stabilă prin potrivirea numărului de tone de MOSFET primar. Pragul limită de curent de vârf este ajustat de VIN pentru a se asigura că limita curentului de ieșire variază cu tensiunea de intrare. Toate aceste caracteristici sunt setate de trei pini CS și rezistențe externe asociate. Valorile acestor rezistențe pot fi calculate utilizând tabelul de calcul al proiectării LM5036. Atât curenții pozitivi, cât și cei negativi (cauzând căderea tensiunii de ieșire sau chiar deteriorarea) vor fi detectați și limitați.
Dispozitivul LM5036 a dezvoltat o nouă tehnologie - compensarea tensiunii de intrare. Prin adăugarea unui semnal suplimentar în funcție de tensiunea de intrare peste semnalul de detectare a curentului și semnalul de compensare a pantei, valoarea limită de curent poate fi minimizată pe întregul interval de tensiune de intrare, rezultând o limită de putere de ieșire mai precisă, maxim Pragul pentru evitarea puterii de ieșire variază în funcție de tensiunea de intrare. În dispozitivul LM5036, semnalul de compensare a pantei este semnalul curent din dinte de ferăstrău ISLOPE, care crește de la 0 la 50μA (tipic) la frecvența oscilatorului (dublul frecvenței de comutare).
Semnalul de detectare a curentului compensat poate fi acum derivat ca:
Partea stângă a figurii de mai jos prezintă circuitul extern al limitei de curent ciclu cu ciclu LM5036 și implementarea internă a LM5036.
Imaginea din dreapta arată compoziția semnalului de simț curent. Se poate observa că LM5036 nu numai că detectează curentul direct în detecția curentului, ci și mărește valoarea curentului detectat de curent prin rezistorul RLIM extern și sursa de curent intern VLIM, lăsând astfel un spațiu de măsurare pentru a detecta curentul invers și setați pragul de curent invers. În același timp, deoarece semnalul VIN al tensiunii de intrare este introdus în senzorul de curent, curentul de detectare conține informații despre tensiunea de intrare. Acest lucru permite menținerea pragului de curent într-un interval mic pe întreaga gamă de intrare de tensiune.
În același timp, LM5036 are un mecanism de potrivire a impulsurilor care menține echilibrul fluxului transformatorului principal în timpul funcționării ciclu cu ciclu. Raporturile de funcționare ale MOSFET-urilor principale superioare și inferioare sunt întotdeauna potrivite pentru a asigura echilibrul tensiunii volt-secunde ale transformatorului, prevenind în mod eficient transformatorul să se satureze.
Metoda de potrivire a pulsului este prezentată în figura de mai jos. Când limita de curent este atinsă în prima fază, semnalul FLAG din interiorul LM5036 trece de la cel mai mic la cel mai mare. Semnalul RAMP este eșantionat pe marginea ascendentă a semnalului FLAG și apoi rămâne la valoarea sa originală de eșantionare pentru următoarea jumătate a fazei MOSFET din partea înaltă. Când semnalul RAMP cu fază înaltă crește peste valoarea eșantionată, pulsul PWM cu partea înaltă este oprit, ceea ce determină în cele din urmă să se potrivească ciclurile de funcționare ale celor două faze.