用于通信的高压升压和反相转换器
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、MEMS、RF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。
二节可充电池制作升压电路,直接升到55V,效率更高,应急更方便
本文对上篇一节干电池制作升压电路作了改进和补充,可以选用二节可充电的镍氢电池和镍镉电池、一节锂电池作为供电输入电源,供电还可以选用二节干电池。应用更方便,电路效率更高。有兴趣的电工电子爱好者不妨试一下。
一:应用范围
手机、MP3、MP4、USB电子音箱、电子学习机、电子词典、移动应急电源、充电宝、无线设备等。
二:电路功能
输入电压1.5V-3.7V, 输出电压: 5.5 V
二节干电池升压电路图
三:电子元器件参数选择
1、L1:4.7uH, DCR<0.1 ohm,电感。
2、D1:SS14/24,肖特基二极管。
3、C1:10uF, 陶瓷电容。
4、C2:1uF, 陶瓷电容。
5、C3:220uF, 胆电容。
6、C4:10pF, 陶瓷电容。
7、R1:1.8M ohm,电阻精度1%,精度越高,输出电压精度越高。
8、R2:530K ohm,电阻精度1%,精度越高,输出电压精度越高。
9、R3:100 ohm。电阻精度5%,
10、R4:730 ohm,电阻精度1%,精度越高,输出电流精度越高。
11、M1:STS2300/3400, NMOS场效应管。
12、Q1:S8050三极管。
13、IC:升压集成电路,高效率升压DC/DC转换器。
升压IC脚位图
四:电路调试注意事项
1、输入端寄生电阻会导致效率降低,输出端寄生电阻会使观测到的充电电流偏低,而实际应用中这些因素都是不存在的。所以在测试输入/输出端电流时,安培表请使用20A档,即保证安培表内阻最小,并尽量用最短而粗的线。
2、如需调整输出电压值,应该去修改R2,不要修改R1。但输出电压不应超过6V,否则芯片会被烧毁。
输出电压计算:
Vout=1.25V *(1+R1/R2)
1.25*(1+1.8M/530K)=5.5V
3、可以通过调整R4来调整输出电流值,但最好不要超过500mA。
4、如果用干电池供电时,电池要放在外面通风的场所,要利于散热。
五:其它应用参考
输出为3.3V,250MA应用案例(一节电池应用)
3.3V,250MA应用电路图
输出电压计算:
Vout=1.25V *(1+R2/R6)
1.25*(1+1.5M/910K)=3.3V
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