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詳解雙端口雙極性電源

發(fā)布時(shí)間：2019-11-16 責(zé)任編輯：lina

【導(dǎo)讀】雙象限電源可以為相同的輸出端口提供正電壓或負(fù)電壓，而采用LT8714 4象限控制器可以輕松制造出這種電源。此處所示的雙象限電源可用于多種應(yīng)用，從玻璃貼膜（更改極性會(huì)改變晶體分子的排列）到測試測量設(shè)備，應(yīng)用廣泛。
 
簡介
 
雙象限電源可以為相同的輸出端口提供正電壓或負(fù)電壓，而采用LT8714 4象限控制器可以輕松制造出這種電源。此處所示的雙象限電源可用于多種應(yīng)用，從玻璃貼膜（更改極性會(huì)改變晶體分子的排列）到測試測量設(shè)備，應(yīng)用廣泛。
 
Lt8714數(shù)據(jù)手冊描述了雙象限電源在第一個(gè)象限（正輸入、正輸出）和第三個(gè)象限（正輸入、負(fù)輸出）的工作方式。注意，在這兩個(gè)象限中，電源都提供源電流，因此會(huì)產(chǎn)生電源，而非接收電源。第二象限和第四現(xiàn)象產(chǎn)生接收電源。
 
電路描述及功能
 
圖1所示為雙象限電源LT8714的電路圖。動(dòng)力系統(tǒng)由NMOS QN1、NMOS QN2、PMOS QP1、PMOS QP2、電感L1、電感L2、耦合電容CC，以及輸入和輸出濾波器組成。電感L1和L2是兩個(gè)分立式非耦合電感，可以降低變換器成本。
 
要正確選擇有源和無源組件，需要先了解各個(gè)象限存在的電壓應(yīng)力和電流電平。為此，請查看圖2所示的正輸出功能拓?fù)洹?/div>
 
詳解雙端口雙極性電源 
圖1.基于LT8714的雙象限電源的電路圖，6 A時(shí)，其VIN 12 V，VO ±5 V。
 
詳解雙端口雙極性電源
圖2.雙象限工作拓?fù)?，提供正輸出?/div>
 
當(dāng)伏秒平衡處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，可從下面的公式得出占空比： 
 
詳解雙端口雙極性電源
 
為了驗(yàn)證該設(shè)計(jì)，我們對演示電路DC2240A實(shí)施了改造，與圖1所示的原理圖一致。對于這兩種情形，輸入標(biāo)稱電壓為12 V，最大電流為6 A時(shí)，輸出電壓為±5 V。
 
該設(shè)計(jì)的測量效率如圖3所示。正輸出超過了負(fù)輸出，這與理論計(jì)算的結(jié)果一致。在負(fù)輸出配置中，組件上的電壓應(yīng)力和電流都更高，這種配置會(huì)提高損耗，降低效率。
 
詳解雙端口雙極性電源
圖3.變換器效率曲線：VIN為12 V，VOUT為+5 V和–5 V，最大IO為6 A。
 
圖4顯示輸出電壓與控制電壓VCTRL之間具有良好的線性關(guān)系。對于這個(gè)配置，電路加載1 Ω電阻，控制電壓范圍為0.1 V至1 V。
 
詳解雙端口雙極性電源
圖4.輸出電壓VOUT與控制電壓VCTRL的關(guān)系圖。當(dāng)VCTRL從0.1 V增加至1 V時(shí)，VOUT從–5 V逐漸變化到+5 V。
 
使用兩個(gè)LTspice 模型，我們可以分析LT8714的性能，第一個(gè)模型顯示電源狀態(tài)良好，第二個(gè)模型使用非耦合 電感 。
 
結(jié)論
 
本文展示了一個(gè)使用LTC8714的簡單的雙象限電壓電源電路。該設(shè)計(jì)經(jīng)過測試和驗(yàn)證，證明采用LTC8714控制器具有出色的線性度。
（來源：ADI公司，作者：Victor Khasiev）
 
 
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