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TI博客**--如何拓宽控制器的输出电压范围

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xyz549040622|  楼主 | 2016-5-3 21:47 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
控制器能够调节最高输出电压:例如,LM5140-Q1能调节的最高输出电压是15V。但在很多应用中(如在一种工业应用中,为可编程逻辑控制器(PLC)和工厂自动化设备供电的标准运行总线为24V),设计工程师需要调节更高的电压。
在本文中,我将介绍如何使用LM5140-Q1为具有24V输出电压、3A负载电流的工业应用提供电源。LM5140-Q1专为需要调节8V以下输出电压的汽车应用而设计。增加一些外部组件后,您可以将LM5140-Q1用于工业应用。
开始设计前,应考虑以下事项:
Ÿ   LM5140-Q1需要一个连接VCCX的外部5V偏置电源。
Ÿ   需要对缓冲放大器进行OR’d二极管配置,以确保启动时的功能运行。
Ÿ   VCCX绝对最高电压是6.5V。
Ÿ   VOUT引脚需要较低的阻抗输入。阻抗足够低的电阻分压器可吸走大量电流,从而影响系统的效率。
Ÿ   LM5140-Q1内部斜率补偿会控制电感器和RSENSE的选择。
图1所示为如何对LM5140-Q1进行配置,使其能够调节15V以上的电压。将VO1设为5V并连接至VCCX。这样会禁用LM5140-Q1的内部调节器,减少控制器的功率耗散。
1带输出范围更宽的外部组件的LM5140-Q1图解
您可以使用反馈电阻器,为LM5140-Q1配置可调输出电压,或不使用反馈电阻器,为LM5140-Q1配置两个固定输出电压。请参阅LM5140-Q1数据表了解更多详情。
使用方程1将输出电压设为24V:
其中:VREF = 1.2V。参见图1中的图解。
我建议将RFB1的起点电阻设在10kΩ-20kΩ之间(方程2):
218 kΩ并非标准的1%电阻值,因此使用:215kΩ
您需要使用两个相同的分压器来感测电流传感电阻器RCS和VO2之间的差分电压。缓冲放大器的输入是高输入阻抗,不会影响电源效率,而放大器的输出是低输入阻抗,可以驱动LM5140-Q1的VOUT2引脚。
LM5140-Q1 CS引脚的绝对最高额定电压为5V。为避免违反绝对最高额定电压值,您应使用电阻分压器网络来降低CS引脚处的电压。使用相同的分压器比率来降低在缓冲放大器输入端感测的电压,以确保在VO2处感测到的电压相同。缓冲放大器的共模电压需要高于在其地面输入端看到的电压。这种情况下,共模电压需要高于(0.7R/1R) x 24V = 16.8V。
VO1或VO2 – 或二者,可使用所述的外部电路。使用外部偏置电源为LM5140-Q1VCCX引脚供电。
要计算输出电感器LOUT,使用以下设计步骤,以方程3开始,该方程假设30%的电感脉动电流:
其中,LX是1.0 +/-0.25,FSW 是LM5140-Q1的振荡器频率(440kHz)。
因此,我为该应用选择了55µH的电感器。
电感器数值较低时会增加峰间电感器电流,最大限度减小尺寸、降低成本并提高瞬态响应。但是电感器数值较低时,由于均方根(RMS)电流较高,因此会降低效率。
电感器数值较高时会降低峰间电感器电流,并提高效率。您可能需要使用更大的输出电容器来满足既定的瞬态响应要求。
电流传感电阻器
要计算电流传感电阻器的值,需要将最大输出电流(IOUT)乘以120%,以确保电流限制不影响满负荷运转:3.248安培峰值(Apk)的120%是3.89Apk。
分压器会减弱CS引脚和VOUT引脚之间的差分电压,从而影响内部斜率补偿和电流限制设定值。输出电压为24V时,分压器中使用的外部电阻器的比率是0.7。方程7解释了出现这种减弱的原因:
其中,VCS是电流限制设定值,LM5140-Q1的VCS是75mV,A是电阻分压器网络衰减系数,为0.7。
LM5140-Q1专为需要调节8V以下输出电压的汽车应用而设计。加装一些外部组件后,使用本博文中详述的设计方法,可以将LM5140-Q1控制器用于需要输出电压超过CS引脚和VOUT引脚绝对最高额定电压的工业应用。

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