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”。

热门推荐

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

dsPIC30F系列参考手册之10位A/D转换器

本文主要介绍了dsPIC30F系列参考手册之10位A/D转换器。

发表于 06-22 12:20 10次 阅读
dsPIC30F系列参考手册之10位A/D转换器

AN1007中文手册之使用MCP3551∆-ΣADC进行设计

本应用笔记讲解了如何使用 MCP3551 22 位 ∆−Σ ADC PICtail™ 演示板电路和 ....

发表于 06-22 09:25 9次 阅读
AN1007中文手册之使用MCP3551∆-ΣADC进行设计

PICmicro中档单片机系列之积分型A/D转换器

本文主要介绍了PICmicro中档单片机系列之积分型A/D转换器。

发表于 06-22 06:20 6次 阅读
PICmicro中档单片机系列之积分型A/D转换器

dsPIC30F系列参考手册之12位A/D转换器

本文主要介绍了dsPIC30F系列参考手册之12位A/D转换器.

发表于 06-22 06:20 5次 阅读
dsPIC30F系列参考手册之12位A/D转换器

AN845中文手册之使用PIC单片机与MCP3221通信

MCP3221 12 位 A/D 转换器(A/D Converter,ADC)采 用标准的 2 线 ....

发表于 06-21 17:26 16次 阅读
AN845中文手册之使用PIC单片机与MCP3221通信

AN693中文手册之A/D转换器的性能参数

本应用笔记的目的在于描述量化 A/D转换器性能的规格 参数,使读者对应用中的这些规格参数的重要性有一....

发表于 06-21 14:25 10次 阅读
AN693中文手册之A/D转换器的性能参数

AN1311之单节电池输入升压转换器设计

目前,许多电池供电的便携式产品使用多节电池来提供电源。在一些情况下,产品外形尺寸受电池尺寸的限制。本....

发表于 06-21 09:26 9次 阅读
AN1311之单节电池输入升压转换器设计

清华研究成果:基于微型光电上转换器件的植入式光源

从红外光到可见光的波长上转换过程在生物医疗、红外探测、太阳能利用等方面有着重要的应用。然而,基于传统....

的头像 知社学术圈 发表于 06-20 10:16 148次 阅读
清华研究成果:基于微型光电上转换器件的植入式光源

凌力尔特的隔离型μModule转换器断开接地环路紧凑的解决方案

当需要超过12V时,图2中的相同电路也可用于提高输出电压范围。通过调整反馈电阻以提供7.5V标称输出....

的头像 电机控制设计加油站 发表于 06-20 10:05 100次 阅读
凌力尔特的隔离型μModule转换器断开接地环路紧凑的解决方案

Cool Power系列DC-DC转换器在性能以及应用中的突出优势详解

Picor公司策略营销及业务总监Carl Smith先生介绍了其公司最新Cool Power系列DC....

的头像 Vicor视频 发表于 06-19 11:06 105次 观看
Cool Power系列DC-DC转换器在性能以及应用中的突出优势详解

如何调节预设的输出电压

标准的直流直流转换器一般都有预设的输出电压,如3.3V、5V、12V、15V等。许多转换器制造商会为....

的头像 Vicor视频 发表于 06-19 10:09 92次 观看
如何调节预设的输出电压

基于MAX5318 的18位混合信号链路方案

现今的混合信号技术要求高精度、高准确性和快速的响应时间,时下最流行的两种转换器类型分别是Σ-Δ和SA....

的头像 Maxim视频 发表于 06-19 09:36 111次 观看
基于MAX5318 的18位混合信号链路方案

Moxa USB转串口转换器和USB集线器特点

生活的品质源于对细节的追求,正所谓细节处见真章。这样的理念不仅适用于我们的个人生活,也适用于工业现场....

的头像 工控培训 发表于 06-17 14:09 184次 阅读
Moxa USB转串口转换器和USB集线器特点

村田为工业和铁路应用量身打造DC-DC转换器

村田制作所推出其最新封装的DC-DC转换器,专门设计用于工业和铁路应用。

的头像 村田中文技术社区 发表于 06-14 11:40 366次 阅读
村田为工业和铁路应用量身打造DC-DC转换器

德州仪器宣布推出两款采用超小型Hot Rod™ QFN封装的降压稳压器

2018年6月12日,北京讯 —— 德州仪器(TI)(NASDAQ: TXN) 近日宣布推出两款采用....

发表于 06-14 11:31 118次 阅读
德州仪器宣布推出两款采用超小型Hot Rod™ QFN封装的降压稳压器

未来十年后半时期汽车ADAS的主要增长动力

鉴于上文所述的应用限制,ADI公司Power by Linear™部门开发出LT8645S——一款支....

的头像 电机控制设计加油站 发表于 06-14 10:04 246次 阅读
未来十年后半时期汽车ADAS的主要增长动力

LP8755:最小型 15A、多相位 DC/DC 转换器

LP8755 是德州仪器(TI)推出的针对个人电子产品的业界最小型 15A、多相位 DC/DC 转换....

的头像 TI视频 发表于 06-12 14:20 208次 观看
LP8755:最小型 15A、多相位 DC/DC 转换器

新转换器架构在50kHz都不用磁芯,不是50MHz

Ćuk博士设计的Ćuk DC-DC转换器以其输入和输出纹波电流低而闻名,可作为升降压转换器使用。本设....

的头像 EDN电子技术设计 发表于 06-12 09:54 397次 阅读
新转换器架构在50kHz都不用磁芯,不是50MHz

如何使用MCP9700温度电压转换器PICtail演示板的详细中文资料概述

CP9700 温度电压转换器 PICtail™ 演示板用于演示以 PICkit™ 1 闪存单片机基础....

发表于 06-12 08:27 21次 阅读
如何使用MCP9700温度电压转换器PICtail演示板的详细中文资料概述

如何将MCP1661高电压升压和SEPIC转换器评估板用作开发工具的详细概述

MCP1661 是一款紧凑型高效率固定频率异步升压直流/ 直流转换器,集成了36V、 800 m的....

发表于 06-11 10:28 26次 阅读
如何将MCP1661高电压升压和SEPIC转换器评估板用作开发工具的详细概述

儒卓力推出RECOM Power的低成本1W隔离式DC/DC转换器 以满足不断增加的市场需求

儒卓力现在为广泛的应用提供具备完整参数规格的低成本转换器产品,以应对预计将会持续增长的DC / DC....

的头像 人间烟火123 发表于 06-11 10:23 1042次 阅读
儒卓力推出RECOM Power的低成本1W隔离式DC/DC转换器  以满足不断增加的市场需求

分析直流误差根据其与无源和有源器件的关系,对每种不精确性进行细分

所有无源组件都有误差与其相关,尤其是电阻。表面上看,电阻似乎是比较简单的器件,但实际上,如果其规格不....

的头像 电机控制设计加油站 发表于 06-08 10:22 360次 阅读
分析直流误差根据其与无源和有源器件的关系,对每种不精确性进行细分

600mA输出, 30V高压输入降压DC/DC转换器--MCP16301演示板

Microchip600mA输出, 30V高压输入降压DC/DC转换器--MCP16301演示板

的头像 EE techvideo 发表于 06-07 13:46 144次 观看
600mA输出, 30V高压输入降压DC/DC转换器--MCP16301演示板

基于MCP1640 DC/DC 同步升压转换器的评估板

基于MCP1640 DC/DC 同步升压转换器的评估板

的头像 EE techvideo 发表于 06-07 03:46 113次 观看
基于MCP1640 DC/DC 同步升压转换器的评估板

高信噪比和失真的双16位/24位高精度Δ-Σ模数转换器

高信噪比和失真的双16位/24位高精度Δ-Σ模数转换器

的头像 EE techvideo 发表于 06-07 03:46 272次 观看
高信噪比和失真的双16位/24位高精度Δ-Σ模数转换器

具输入能量监视功能的四通道 PMBus 电源系统管理器用于实现全面的电源系统管理

具有多个电源轨的系统正变得更高效,但增加了复杂性和设计难度。在此类系统中,运作成本和复杂性已经改变了....

的头像 EE techvideo 发表于 06-07 03:46 262次 观看
具输入能量监视功能的四通道 PMBus 电源系统管理器用于实现全面的电源系统管理

Microchip数字电源参考设计

电源作为电控系统能源的来源,也跟大多数行业一样,正往高密度、小体积、高能效、智能化及定制化趋势发展。....

的头像 EE techvideo 发表于 06-07 02:46 255次 观看
Microchip数字电源参考设计

MCP37D11-200 12位200 Msps A/D转换器

Microchip的MCP37D11-200是一款12位200 Msps A/D转换器,具有业界领先....

的头像 EE techvideo 发表于 06-07 02:46 238次 观看
MCP37D11-200 12位200 Msps A/D转换器

PIC24F系列参考手册之带阈值检测功能的12位A/D转换器

本文主要介绍了PIC24F系列参考手册之带阈值检测功能的12位A/D转换器。

发表于 06-06 17:28 40次 阅读
PIC24F系列参考手册之带阈值检测功能的12位A/D转换器

MCP9600热电偶EMF至温度转换器

本视频将向您介绍Microchip热电偶EMF至温度转换器MCP9600,该产品集成了高精度仪表放大....

的头像 EE techvideo 发表于 06-06 13:46 197次 观看
MCP9600热电偶EMF至温度转换器

Vicor面向数据中心和汽车应用发布双向48V/12V NBM转换器

Vicor将在2018德国纽伦堡 PCIM 大会上展示全新非隔离式母线转换器模块 2018年6月5日....

发表于 06-05 23:18 119次 阅读
Vicor面向数据中心和汽车应用发布双向48V/12V NBM转换器

设计一款简单、高效和可靠的正激式转换器

由于隔离式 DC/DC 转换器模块的成本偏高和灵活性欠佳,许多设计人员因而选择一款可与其应用更好地匹....

的头像 EE techvideo 发表于 06-05 10:50 179次 观看
设计一款简单、高效和可靠的正激式转换器

缓冲的 8 通道 ADC 输入简化了传感器接口

许多采用一个精准模数转换器进行信号数字化处理的系统都需要在信号源和 ADC 之间布设某种信号调理电路....

的头像 EE techvideo 发表于 06-04 13:47 292次 观看
缓冲的 8 通道 ADC 输入简化了传感器接口

具故障保护功能的高功率、升压 / SEPIC / 负输出 DC/DC 输出转换器

历史上,高功率升压型转换器有一个缺点,就是在输入和输出节点之间存在一条 DC 通路。故障情况 (例如....

的头像 EE techvideo 发表于 06-04 02:47 226次 观看
具故障保护功能的高功率、升压 / SEPIC / 负输出 DC/DC 输出转换器

外部模拟低通滤波器的实现和设计的考虑

ADS1148和ADS1248系列器件是高度集成的Δ-∑转换器,其被优化用于温度传感器的测量,包括电....

发表于 05-29 18:27 52次 阅读
外部模拟低通滤波器的实现和设计的考虑

一文带你全面了解RS485转换器常见问题总结

通讯转换器主要应用于支持RS485通讯总线结构的工业控制自动化系统。其中包括门禁、售饭、监控、楼宇对....

发表于 05-28 15:56 257次 阅读
一文带你全面了解RS485转换器常见问题总结

一款高压电池供电降压型DC-DC电源管理芯片

电动车受到广大环保人士的一致推崇,他们对燃油尾气深恶痛绝.尾气中含有大量有害物质危害人体,特别是少年....

发表于 05-28 11:55 366次 阅读
一款高压电池供电降压型DC-DC电源管理芯片

LTC2927通过在一个纤巧的负载点占板面积内提供超群的性能而简化了电源跟踪和排序

LTC2927 也可被用来跟踪负电压稳压器。图3 示出了采用一个LT3462 负输出DC/DC 转换....

的头像 电机控制设计加油站 发表于 05-28 10:59 407次 阅读
LTC2927通过在一个纤巧的负载点占板面积内提供超群的性能而简化了电源跟踪和排序

采用反激式拓扑结构SMPS测试安全问题

高压差分探头在匹配差分输入之前使用高衰减来测量高压。如图 3 所示,电阻器 R1 和 R2 会形成一....

的头像 电子发烧友网 发表于 05-28 09:27 1159次 阅读
采用反激式拓扑结构SMPS测试安全问题

I²C总线、UART总线和A/D转换器应用设计

在传统的基于寄存器的开发模式中,使用一个外设往往要阅读英文手册,理解寄存器每一位的含义,一步一步操作....

的头像 ZLG致远电子 发表于 05-28 08:57 2640次 阅读
I²C总线、UART总线和A/D转换器应用设计

PIC24F系列中文参考手册—第66章 16位Δ-Σ A/D转换器

PIC24F系列中文参考手册—第66章 16位Δ-Σ A/D转换器

发表于 05-25 17:29 29次 阅读
PIC24F系列中文参考手册—第66章 16位Δ-Σ A/D转换器

设计一款简单、高效和可靠的正激式转换器

由于隔离式 DC/DC 转换器模块的成本偏高和灵活性欠佳,许多设计人员因而选择一款可与其应用更好地匹....

的头像 EE techvideo 发表于 05-25 14:08 296次 观看
设计一款简单、高效和可靠的正激式转换器

Maxim宣布推出引脚兼容的MAX20073和MAX20074 buck转换器

Maxim宣布推出引脚兼容的MAX20073和MAX20074 buck转换器,帮助汽车电子设计者大....

发表于 05-25 14:04 272次 阅读
Maxim宣布推出引脚兼容的MAX20073和MAX20074 buck转换器

PMP15039用于现场发送器电路板图像的两级电源参考设计

发表于 05-25 10:46 581次 阅读
PMP15039用于现场发送器电路板图像的两级电源参考设计

设计一个隔离式电源解决方案

设计一个隔离式电源解决方案会十分复杂;你需要定制的变压器、不同类型的反馈网络来实现合适的电路稳压,以....

的头像 电子设计 发表于 05-25 09:48 1633次 阅读
设计一个隔离式电源解决方案

ADI电源产品推陈出新 突破性能“老三篇

在半导体技术中,与数字技术随着摩尔定律延续神奇般快速更新迭代不同,模拟技术的进步显得缓慢,其中电源半....

的头像 人间烟火123 发表于 05-24 17:52 1207次 阅读
ADI电源产品推陈出新 突破性能“老三篇

各种应用的功率转换器正从纯硅IGBT转向SiC/GaN MOSFET

对于更紧凑的纯SiC/GaN应用,新型隔离式栅极驱动器ADuM4121是解决方案。该驱动器同样基于A....

的头像 电机控制设计加油站 发表于 05-24 17:24 729次 阅读
各种应用的功率转换器正从纯硅IGBT转向SiC/GaN MOSFET

如何同步多个ADS1271和ADS1271执行响应外部事件的转换的详细概述

ADS1271是Δ-∑转换器,并且这些类型的转换器据称难以与外部事件同步。然而,ADS1271具有同....

发表于 05-24 15:49 55次 阅读
如何同步多个ADS1271和ADS1271执行响应外部事件的转换的详细概述

基础教程: 理解数据采样系统

ADI公司推出三集系列在线研讨会来关注模拟电气信号到数字信号的转换,以便通过DSP、微控制器或其它嵌....

的头像 EE techvideo 发表于 05-24 14:50 538次 观看
基础教程: 理解数据采样系统

国家LLP封装的热性能,突出LM2750稳压转换器

国家的无铅引线框架封装(LLP)提供了一个非常小的封装足迹的出色的功耗能力。

发表于 05-24 11:49 49次 阅读
国家LLP封装的热性能,突出LM2750稳压转换器

使用三角积分转换器的高转换速度TI编程技巧的详细资料概述

Delta Sigma(Δ-∑)模数转换器是众所周知的,因为它们固有的能力将模拟输入信号分解到非常小....

发表于 05-24 10:35 47次 阅读
使用三角积分转换器的高转换速度TI编程技巧的详细资料概述

一款完全集成的高频同步整流降压开关模式转换器,带有2位VID,专为V1.0A,VCCIO,PRIMCORE,EDRAM和EOPIO设计,适用于IMVP8应用

发表于 05-23 14:43 425次 阅读
一款完全集成的高频同步整流降压开关模式转换器,带有2位VID,专为V1.0A,VCCIO,PRIMCORE,EDRAM和EOPIO设计,适用于IMVP8应用

LLC谐振,250 W,400 V至12.5 V转换器,评估板

发表于 05-22 16:46 728次 阅读
LLC谐振,250 W,400 V至12.5 V转换器,评估板

关于DC/DC转换器电路设计的技巧

发表于 03-27 17:17 268次 阅读
关于DC/DC转换器电路设计的技巧

有下面这种四合一的转换器吗如果没有能做吗

发表于 01-25 16:23 780次 阅读
有下面这种四合一的转换器吗如果没有能做吗

自激振荡放大电路

发表于 01-17 15:55 1023次 阅读
自激振荡放大电路

5V/3A, 大电流内置限流可调同步真关断升压转换器

发表于 01-10 15:35 387次 阅读
5V/3A, 大电流内置限流可调同步真关断升压转换器

CH374获取HID类设备的设备描述符时,设备出现非应答

发表于 01-02 11:25 806次 阅读
CH374获取HID类设备的设备描述符时,设备出现非应答

如何消除在TOSA发射器中光器件主动对齐的要求?

发表于 12-27 10:51 800次 阅读
如何消除在TOSA发射器中光器件主动对齐的要求?

微波射频能量:等离子照明

发表于 12-14 10:24 1067次 阅读
微波射频能量:等离子照明