一款采用高效率、高功率密度倍压器解决方案

亚德诺半导体 2018-03-02 14:41 次阅读

对于高电压输入 / 输出应用,无电感型开关电容器转换器 (充电泵)相比基于电感器的传统降压或升压拓扑可显著地改善效率和缩减解决方案尺寸。通过采用充电泵取代电感器,一个“跨接电容器”可用于存储能量和把能量从输入传递至输出。电容器的能量密度远高于电感器,因而采用充电泵可使功率密度提高 10 倍。

但是,由于在启动、保护、栅极驱动和稳压方面面临挑战,所以充电泵传统上一直局限于低功率应用。

LTC7820 克服了上述问题,可实现高功率密度、高效率 (达 99%) 的解决方案。这款固定比例、高电压、高功率开关电容器控制器内置 4 个 N 沟道 MOSFET 栅极驱动器,用于驱动外部功率 MOSFET,以产生一个分压器、倍压器或负输出转换器:具体地说就是从高达 72V 输入实现 2 : 1 的降压比、从高达 36V 输入实现 1 : 2 的升压比、或从高至 36V 输入实现一个1 : 1 的负输出转换。每个功率 MOSFET 在一个恒定的预设置开关频率以 50% 的占空比执行开关操作。

图 1 示出了一款采用 LTC7820 的 170W 输出电压倍增器电路。输入电压为 12V,输出在高达 7A 负载电流条件下为 24V,开关频率为 500kHz。16 个 10μF陶瓷电容器 (X7R 型,1210 尺寸) 起一个跨接电容器的作用,以传送输出功率。

图 1:一款采用 LTC7820 的高效率、高功率密度 12V VIN 至 24V/7A 倍压器

如图 2 所示,该解决方案的大致尺寸为 23mm x 16.5mm x 5mm,而功率密度高达 1500W/in3

图 2:估计的解决方案尺寸

高效率

由于在该电路中未使用电感器,因此对所有 4 个MOSFET 均执行软开关,从而极大地降低了因开关切换引起的损耗。此外,在开关电容器倍压器中可以使用低额定电压 MOSFET,这显著地降低了传导损耗。如图 3 所示,该转换器能实现 98.8% 的峰值效率,而满负载效率则为 98%。

图 3:12V VIN 至 24V/7A 倍压器在 500kHz fSW 时的效率和负载调整率

在 4 个开关之间实现功耗平衡,传播热耗散,并使智能布局中减少发热的工作得以简化。图 4 中的温度记录仪显示,在 23°C 的环境温度和自由空气流动的情况下,热点的温升仅为 35°C。

图 4:在 12V VIN、24V VOUT、7A 负载、TA = 23°C、自由空气条件下进行的热测试

严紧的负载调节

尽管基于 LTC7820 的倍压器是开环转换器,但是LTC7820 的高效率保持了严紧的负载调节。如图 3所示,在满负载时的输出电压仅下降 0.43V (1.8%)。

启动

在倍压器应用中,如果输入电压从零缓慢地斜坡上升,则 LTC7820 能够在不经受电容器浪涌充电电流的情况下启动。只要输入电压以缓慢的速度斜坡上升(持续时间为几 ms),则输出电压能跟踪输入电压,而且电容器之间的电压差保持很小,因此没有大的浪涌电流。

输入的转换速率控制可通过在输入端上采用一个断接FET 或使用热插拔控制器来实现,如 LTC7820 产品手册中的典型应用部分所示。在图 1 中,输入端上采用了一个断接 FET。与分压器解决方案不同,倍压器每次都必须从零输入电压启动,但是它能在具有重负载时直接启动。图 5 示出了在 7A 负载条件下的启动波形。

图5:7A 负载条件下的启动波形

结论

LTC7820 是一款固定比例高电压高功率开关电容器控制器,具有内置栅极驱动器以驱动外部 MOSFET,可实现非常高的效率 (达 99%) 和高功率密度。坚固的保护功能使得 LTC7820 开关电容器控制器能适合高电压、高功率应用,例如:总线转换器、高功率分布式电源系统、通信系统和工业应用。欲了解 LTC7820更多请点击“阅读原文”。

原文标题:Power by Linear丨效率高达99%,这个170W的倍压器是如何做到滴?

文章出处:【微信号:analog_devices,微信公众号:亚德诺半导体】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

利用快速、高精度SAR型模数转换器延长电池寿命

  随着医疗、消费电子和工业市场上的便携式手持仪器仪表日趋向尺寸更小、重量更轻、电池(或每次充电)续航时间更长、成本更低...

发表于 09-25 18:10 18次 阅读
利用快速、高精度SAR型模数转换器延长电池寿命

M9185A PXI 8/16通道隔离式D/A转换器传单

The M9185A is a digital/analog converter that can supply high voltage levels in parallel of up to eight or 16 channel...

发表于 09-25 15:23 10次 阅读
M9185A PXI 8/16通道隔离式D/A转换器传单

效率高达92%的紧凑型隔离式DC-DC参考设计包括BOM及层图

描述             TIDA-00711 设计是一种小巧、低成本、高效、双输出、50W、隔...

发表于 09-25 09:45 85次 阅读
效率高达92%的紧凑型隔离式DC-DC参考设计包括BOM及层图

使用TPS56265产生三个输出轨的POL参考设计包括BOM及层图

描述             The PMP40041 is a reference design which uses the TPS...

发表于 09-25 08:59 61次 阅读
使用TPS56265产生三个输出轨的POL参考设计包括BOM及层图

150W高效初级侧稳压反激电源设计包括BOM及层图

描述       TIDA-00367 是基于 150W 反激式转换器的参考设计,旨在使用配套 TI 参考设计 TIDA...

发表于 09-25 08:46 87次 阅读
150W高效初级侧稳压反激电源设计包括BOM及层图

RS- 232串行接口标准依然在使用的因素

相比之下,USB是一个相对年轻的通讯标准。1994年开始有7家公司开始开发USB。(其中有三个公司—....

的头像 电子设计 发表于 09-25 08:11 696次 阅读
RS- 232串行接口标准依然在使用的因素

XC9140系列产品:有切断负载功能升压同步整流DC/DC转换器

XC9140系列产品是对应陶瓷电容,内置了0.6Ω(TYP.)N-沟道驱动晶体管及0.65Ω(TYP....

的头像 Torex产品资讯 发表于 09-23 10:51 56次 阅读
XC9140系列产品:有切断负载功能升压同步整流DC/DC转换器

50mA/200mA线圈一体型DC/DC转换器

工作电压范围在2.0V~6.0V之间。内部设定输出电压,在1.0V~4.0V (Type A/B/C....

的头像 Torex产品资讯 发表于 09-21 15:06 370次 阅读
50mA/200mA线圈一体型DC/DC转换器

设计一款适用RS-485的2-4线转换器

多点数据通信网络,例如:Profibus、Modbus 和 BACnet 等通常均要求具备 RS-485 双线、半双工总线系统与四线、全双工总线...

发表于 09-21 09:56 104次 阅读
设计一款适用RS-485的2-4线转换器

用于Vcore的48V至1V/40A单级转换器包括BOM及层图

描述             The PMP4497 is a GaN-based reference design solution f...

发表于 09-21 09:14 239次 阅读
用于Vcore的48V至1V/40A单级转换器包括BOM及层图

具有瞬态保护功能的汽车前端电源设计包括BOM及层图

描述             TIDA-01179 参考设计是汽车前端电源,可为 12V 的车载电池提...

发表于 09-21 09:05 522次 阅读
具有瞬态保护功能的汽车前端电源设计包括BOM及层图

高效率5V至3.3V 1.2A DC-DC转换器包括BOM及层图

描述             The PMP4494 is a 5V to 3.3V 1.2A DC-DC converter ...

发表于 09-21 08:56 373次 阅读
高效率5V至3.3V 1.2A DC-DC转换器包括BOM及层图

USB Type-C PD DFP 5V/12V 3A输出反激式转换器包括BOM及层图

描述             The PMP4489 reference design is a dedicated USB-C P...

发表于 09-21 08:44 321次 阅读
USB Type-C PD DFP 5V/12V 3A输出反激式转换器包括BOM及层图

PCB上的DC-DC转换器封装的散热方式介绍

要在高功耗负载点(POL)调节器周围成功实现散热管理,就需要选择正确的调节器。今天我们就来说说如何通....

的头像 电子设计 发表于 09-21 08:31 235次 阅读
PCB上的DC-DC转换器封装的散热方式介绍

混合型转换器利于降低EMI和MOSFET应力的软开关特性

然而,在许多新型应用中,比如48 V直接转换应用,IBC中没有必要进行隔离,因为上游48 V或54 ....

的头像 电子设计 发表于 09-21 08:10 183次 阅读
混合型转换器利于降低EMI和MOSFET应力的软开关特性

如何使用C8051F410单片机进行流量仪设计与应用的详细资料概述

设计实现了一种基于C8051F410为核心的高稳定性和高性价比气体流量仪。利用C8051F410单片....

发表于 09-20 15:20 13次 阅读
如何使用C8051F410单片机进行流量仪设计与应用的详细资料概述

高频电子线路教程之正弦波振荡器的

需要外加输入信号的控制,就能自动地将直流电能转换成一定频率和一定幅度的交流电信号的现象,称为自激振荡....

发表于 09-19 11:18 28次 阅读
高频电子线路教程之正弦波振荡器的

获取环境光数据调节LCD的光传感器解决方案

亮是如何亮起来的? 明亮度或光的亮度以勒克斯为单位来计算。 直射阳光计为 100,000 勒克斯,而....

的头像 Duke 发表于 09-17 14:34 1092次 阅读
获取环境光数据调节LCD的光传感器解决方案

为LED供电的四种常用拓扑

在通过较高输入电压驱动少量 LED 时,应选用降压转换器。它通常能够以最小的整体封装尺寸实现极高的效....

的头像 华强LED网 发表于 09-14 15:48 552次 阅读
为LED供电的四种常用拓扑

两款低压DC/DC升压转换器应用电路

无论是驱动白色 LED 背光灯,还是向 RF 和模拟电路、笔记本电脑、平板电脑和其他移动设备供电,所....

的头像 Duke 发表于 09-13 11:53 1487次 阅读
两款低压DC/DC升压转换器应用电路

AI在汽车电子中的应用:如何利用深度学习保证汽车安全

在未来的某个时候,人们必定能够相对自如地运用人工智能,安全地驾车出行。这个时刻何时到来我无法预见;但....

的头像 人间烟火123 发表于 09-12 15:17 1007次 阅读
AI在汽车电子中的应用:如何利用深度学习保证汽车安全

多功能电力仪表在使用中的问题处理方法

多功能电力仪表在使用中多多少少会遇到一些问题,有效的了解问题的知识能迅速的处理,并得到及时的使用。下....

的头像 电子设计 发表于 09-10 09:20 187次 阅读
多功能电力仪表在使用中的问题处理方法

大客户专网将从带宽提速、智能汇聚、网络融合三方面加速发展

著名的“二八法则”指出,占客户总数20%的大客户所带来的业务收入往往会占到总收入的80%。在电信运营....

发表于 09-09 00:58 89次 阅读
大客户专网将从带宽提速、智能汇聚、网络融合三方面加速发展

基于阻抗特性的传感器在实际技术中的应用

电子元件的阻抗可由电阻、电容或电感组成,更一般的情况是三者的组合。可以采用虚阻抗来建立这种模型。电感....

发表于 09-07 15:49 400次 阅读
基于阻抗特性的传感器在实际技术中的应用

基于通过热电偶传感器来提高称重计的测量精度设计

称重计应用在从浴室到工厂车间的各种场合中,满量程从小于250磅到上千吨。称重计都是基于薄膜金属应变片....

发表于 09-07 15:42 340次 阅读
基于通过热电偶传感器来提高称重计的测量精度设计

电感如何选择与评估板相匹配的PCB封装

表1中两个系列的电感提供不同的磁芯尺寸。它们的引脚相同,但是FDV0630系列电感在电路板上要高1m....

的头像 电子设计 发表于 09-06 08:31 872次 阅读
电感如何选择与评估板相匹配的PCB封装

XL2013固定频率PWM降压DCDC转换器的详细数据手册免费下载

XL2013是一个150KHz固定频率PWM降压(降压)DC/DC转换器,能够驱动3.2A负载,具有....

发表于 09-06 08:00 44次 阅读
XL2013固定频率PWM降压DCDC转换器的详细数据手册免费下载

亿联云视讯2.1版本正式上线,新增会议直播功能

亿联网络今日正式更新了亿联云视讯,以更高性能和新的会议功能,带来更出类拔萃的云视频会议系统。新推出的....

的头像 CTI论坛 发表于 09-05 16:27 479次 阅读
亿联云视讯2.1版本正式上线,新增会议直播功能

凌力尔特推出一款可满足高端应用最严苛要求的16位、2.7Gsps数模转换器

凌力尔特公司 (Linear Technology Corporation) 推出一款 16 位、....

发表于 09-05 15:38 244次 阅读
凌力尔特推出一款可满足高端应用最严苛要求的16位、2.7Gsps数模转换器

汽车在起停状态下重新起动时,如何使信息娱乐设备不复位?

LTC7815在启动期间可以以4.5V至38V的输入电压工作,并在启动之后保持工作直到输入电压低至2....

的头像 电机控制设计加油站 发表于 09-05 11:01 548次 阅读
汽车在起停状态下重新起动时,如何使信息娱乐设备不复位?

A/D转换器的原理和三种类型介绍

在仪器仪表系统中,常常需要将检测到的连续变化的模拟量如:温度、压力、流量、速度、光强等转变成离散的数....

的头像 电子设计 发表于 09-05 08:29 1246次 阅读
A/D转换器的原理和三种类型介绍

ADI推出Σ-Δ型转换器,可为设计人员提供业界领先的噪声性能

Analog Devices, Inc. (ADI)最近推出业界首款完全集成真轨到轨输入缓冲器的Σ....

发表于 09-04 16:26 234次 阅读
ADI推出Σ-Δ型转换器,可为设计人员提供业界领先的噪声性能

一款提供4V至28V输入的完整1000 V/15mA隔离型反激式转换器

图 4 显示一款完整的 4 V~18 V 输入至 800 V 输出解决方案,其能够提供高达 10 m....

的头像 电机控制设计加油站 发表于 09-04 11:03 350次 阅读
一款提供4V至28V输入的完整1000 V/15mA隔离型反激式转换器

PC104数据采集与检测电路实现改进投弹装备故障检测方法

介绍了一个基于PC104 的数据采集与检测电路的设计,它完成A/D 数据采集、D/A 数字/模拟转换....

的头像 电子设计 发表于 09-03 08:44 696次 阅读
PC104数据采集与检测电路实现改进投弹装备故障检测方法

波特图和补偿网络的知识分享

从这些图产生了补偿网络。补偿网络的目的是在增益超过0dB(增益为1)的那一点具有足够的相位裕度。对于....

的头像 电子工程专辑 发表于 08-27 11:50 347次 阅读
波特图和补偿网络的知识分享

为便于实现如此庞大的吞吐量,JESD204B标准应运而生

在此设置中,由于AD9250中没有其他数字处理任务,所以JESD204B链路(JESD204B发射器....

的头像 电机控制设计加油站 发表于 08-24 11:47 432次 阅读
为便于实现如此庞大的吞吐量,JESD204B标准应运而生

ANX7737 HDMI转换器的显示端口芯片的数据手册免费下载

ANX7737是DisplayPort(DP)到HDMI(直到Ultra-HD,使用HBR2.5的4....

发表于 08-24 08:00 79次 阅读
ANX7737 HDMI转换器的显示端口芯片的数据手册免费下载

TI 音频创新日:音频领域的领导者

2015 TI 音频创新日 (2) 行业领导者

的头像 TI视频 发表于 08-24 00:47 217次 观看
TI 音频创新日:音频领域的领导者

超低消耗降压PFM同步整流 DC/DC转换器

XC9265系列产品可对应陶瓷电容,内置了0.5Ω(TYP.)P沟道驱动晶体管,及0.5Ω (TYP....

的头像 Torex产品资讯 发表于 08-22 12:46 385次 阅读
超低消耗降压PFM同步整流 DC/DC转换器

演示SEPIC转换器的工作过程

SEPIC转换器工作的演示实验

的头像 TI视频 发表于 08-22 02:10 210次 观看
演示SEPIC转换器的工作过程

为简化电压的监视,需借助综合全面的数字解决方案

图 2 示出了免费的 LTpowerPlay 软件和其用户友好型控制面板上的测量参数。该软件是安装在....

的头像 电机控制设计加油站 发表于 08-21 10:43 364次 阅读
为简化电压的监视,需借助综合全面的数字解决方案

针对空间限制应用的功率管理解决方案

针对空间限制应用的设计

的头像 TI视频 发表于 08-21 01:06 209次 观看
针对空间限制应用的功率管理解决方案

介绍:给临界模式PFC提供超强动力

1.1为你的临界模式PFC提供超强动力 - 课程介绍

的头像 TI视频 发表于 08-21 00:35 299次 观看
介绍:给临界模式PFC提供超强动力

TI音频创新日:PCM186x与转换器的特点应用介绍

2015 TI 音频创新日(11) PCM186x 和转换器介绍

的头像 TI视频 发表于 08-21 00:09 324次 观看
TI音频创新日:PCM186x与转换器的特点应用介绍

SLM6600 3A同步降压型锂电池充电IC的详细数据手册免费下载

SLM6600 是一款面向 5V 交流适配器的 3A 锂离子电池充电器。它是采用 1.0MHz 固定....

发表于 08-20 08:00 70次 阅读
SLM6600 3A同步降压型锂电池充电IC的详细数据手册免费下载

DC/DC转换器内部常见误区都有哪些?你知道哪些?

专业供应商为转换器模块带来的另一巨大优势是高效和出众的可靠性,这些模块已得到数以千计应用的验证。

发表于 08-19 09:39 219次 阅读
DC/DC转换器内部常见误区都有哪些?你知道哪些?

直流脉宽调制(PWM)变换器

直流变换器是将一种直流电源变换成另一种具有不同输出特性的直流电源。这里的直流变换器特指直流-直流变换....

发表于 08-17 17:25 239次 阅读
直流脉宽调制(PWM)变换器

ADI公司最近推出了三路输出DC-DC控制器Power by Linear® LTC7815

在睡眠模式下,升压转换器和其中一个降压转换器导通时,LTC7815仅消耗28 μA电流。三个通道全部....

的头像 电机控制设计加油站 发表于 08-17 11:39 938次 阅读
ADI公司最近推出了三路输出DC-DC控制器Power by Linear® LTC7815

ADC基础学习:学习A/D的几个重要指标

静态指标基本可以通过对比ADC理想和实际传输特性得到。图2(a)给示意图其传输特性为台阶型的非线性函....

的头像 EETOP 发表于 08-15 18:07 1199次 阅读
ADC基础学习:学习A/D的几个重要指标

RF转换器如何使得宽带无线电成为可能?

能够直接合成无线电频率范围内信号的转换器(RF转换器)已经成熟,常规无线电设计将因此发生变革。

的头像 电机控制设计加油站 发表于 08-14 08:48 1661次 阅读
RF转换器如何使得宽带无线电成为可能?

st推出新款转换器芯片,世界首款高速主动协议双向转换器

Mystique转换器可收发DisplayPort 1.2 High Bit Rate 2数据,每通....

发表于 08-11 09:43 113次 阅读
st推出新款转换器芯片,世界首款高速主动协议双向转换器

开关电源芯片都有哪些型号 如何选择

1、看同行产品:如果同行有成功就用案例的话,那当然是没问题的,因为谁也不会笨到用自己的产品来为推广商....

发表于 08-10 08:41 1557次 阅读
开关电源芯片都有哪些型号 如何选择

开关模式电源转换器补偿简单易行:功率级的特性介绍

1.3 开关模式电源转换器补偿简单易行 —功率级第一部分

的头像 TI视频 发表于 08-10 01:41 392次 观看
开关模式电源转换器补偿简单易行:功率级的特性介绍

Dialog的AccuSwitch™ 和PrimAccurate™技术有助于家电的待机功耗轻松满足能源之星

再如iW1900,是一款高度集成的非隔离式降压转换器,适用于高达6W的离线电源应用。 它采用了一种新....

的头像 Dialog半导体公司 发表于 08-09 17:46 1562次 阅读
Dialog的AccuSwitch™ 和PrimAccurate™技术有助于家电的待机功耗轻松满足能源之星

探讨数据转换器IP在汽车ADAS SoC上的应用

需要数据转换器的传感器应用涉及十分广泛的范围,例如用于识别不同发动机状态的温度传感器,或者支持汽车驾....

的头像 FPGA开发圈 发表于 08-09 14:57 588次 阅读
探讨数据转换器IP在汽车ADAS SoC上的应用

什么是气体传感器?有哪12点优势?

灵敏度:元件在规定的工作条件下,其在一定的气体浓度下的输出(电压、电流、电阻等,下同)与洁净空气或参....

发表于 08-09 12:19 95次 阅读
什么是气体传感器?有哪12点优势?

dcdc正负转换电路

本文主要介绍了dcdc正负电压转换电路,另外还介绍了直流电压转换器电路及单电源转正负电压的电路图。

的头像 发烧友学院 发表于 08-08 16:14 678次 阅读
dcdc正负转换电路

SAR和Delta Sigma转换器架构及SAR ADC的特点及工作方式

选择最适合您应用需求的ADC架构 第1部分:精密SAR和Delta Sigma模数转换器

的头像 TI视频 发表于 08-06 00:57 407次 观看
SAR和Delta Sigma转换器架构及SAR ADC的特点及工作方式

高性能模拟移动音频器件组合,FAN3850x系列数字麦克风前置放大器

这些器件集成有一个前置放大器、低压降稳压器(LDO)和模数转换器(ADC),其中模数转换器将驻极体电....

发表于 08-05 10:19 135次 阅读
高性能模拟移动音频器件组合,FAN3850x系列数字麦克风前置放大器

工作温度范围扩大到Ta=105℃的XCL220和XCL222系列产品

XCL220系列产品与XCL206系列产品相比,实现了能从轻负载到重负载提高效率。通过把线圈的电感值....

的头像 Torex产品资讯 发表于 08-03 16:44 578次 阅读
工作温度范围扩大到Ta=105℃的XCL220和XCL222系列产品