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用于通信的高压升压和反相转换器

2019-11-18 14:29:11 来源:Jesus Rosales,ADI公司
电子通信领域正迅速扩展到日常生活的各个方面。检测、传输和接收数据都需要使用大量器件,例如光纤传感器、RF MEMS、PIN二极管、APD、激光二极管、高压DAC等等。在许多情况下,这些器件需要几百伏的电压才能运行,因此需要使用DC-DC转换器,以满足严格的效率、空间和成本要求。

ADI公司的LT8365是一个多用途单芯片升压转换器,集成了一个150 V、1.5 A开关,因此特别适用于通信领域中包括便携式器件在内的高压应用。可以轻松从低至2.8 V和高至60 V的输入中生成高压输出。芯片具备可选的展频功能,可以帮助消除EMI,还有许多其他常用的特性,具体请参见数据手册。图1和图2所示的转换器被用于从12 V输入源为高压DAC、MEMSRF开关和高压运算放大器提供正压和负压电轨。这些转换器在断续导通模式(DCM)下运行,提供最高10 mA电流,以及+250 V和–250 V输出电压,转换效率约为80%。
 
升压比 > 1:40

在升压转换器中实施DCM运行的一个优势在于:不论占空比多高,都能够实现高升压比。此外,电感和输出电容的值和物理尺寸都可以减小,从而减小PCB上所使用的解决方案的整体尺寸。图3所示的电路可以轻松部署到小于1 cm2的空间内。
 
 
图1.12 V输入到250 V输出的2级升压转换器
 
 
图2.12 V输入到–250 V输出的2级反相转换器
 
 
图3. 3 V输入到125 V输出的升压转换器
 
在有些情况下,可用的输入源的电压可能非常低,但却需要高输出电压。此时,可以使用图3所示的转换器来驱动多个雪崩光电二极管、PIN二极管,以及其他需要高偏置电压的器件。这些升压转换器可以从3 V输入生成125 V输出,负载电流最高3 mA。

 
图4.3 V输入到250 V输出的2级升压转换器
 
图4所示的转换器利用3 V输入,将125 V输出提升到250 V输出,且支持约1.5 mA电流。在通信领域,有许多器件都需要从低输入电压源中获得这么高的偏置电压。
 
到底可以达到多高或多低?

在需要极高电压的情况中,无论是正电压或负电压,升压转换器都可以使用多级来将输出升高至2倍、3倍甚至更多。图1和图2中所示的转换器展示了在两个方向(正电压和负电压)如何将开关电压翻倍。图5中所示的3级升压转换器可以从12 V输入生成8 mA、375 V输出。
 
 
图5.12 V输入到375 V输出的3级升压转换器
 
注意:可用的输出电流必须随着输出电压上升而下降,这是因为开关电流能力没有改变。例如,用于提供20 mA电流的单级转换器在添加第2个级时,会提供约10 mA电流。添加更多级时,始终确保峰值开关电流始终位于可保证的开关限流值范围内。
 
输出电压检测得到简化

LT8365提供单个FBX引脚来检测输出电压。如本文中所示的所有示意图一样,由连接到FBX引脚的简单电阻分压器来检测输出电压,无论输出极性为何。
 
结论

LT8365支持需要对低至2.8 V的输入电压实施紧凑、高效、高输出电压升压转换的应用,这在通信领域是非常常见的。它也可以用作反相转换器,在常用的拓扑中,则可用作(例如)CUK和SEPIC转换器。LT8365采用小型散热增强16引脚MSOP封装。
 
作者简介

Jesus Rosales是ADI公司应用部的应用工程师,工作地点位于美国加利福尼亚州米尔皮塔斯。1995年加入凌力尔特公司(现为ADI的一部分)担任助理工程师,2001年晋升为应用工程师。此后他一直为升压/反相/SEPIC系列单芯片转换器和一些离线隔离应用控制器提供技术支持。他于1982年毕业于Bay Valley技术学院,获电子学副学士学位。

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