大电流升压电路设计与实现

　引 言

　　随着人们生活水平不断的提高，对车的功能也越来高，这就需要有好的电源。由于市面上的升压DC／DC达不到电流需求，目前常采用将12 V电瓶电压逆变到交流220 V，再由交流220 V产生直流18.5 V等多路输出的方法，虽然其可以达到电流需求，但电源经过两次转换后，电源效率将大幅度降低，大约只有60％左右，这样的转换效率对汽车电瓶供电是很难接受的。针对这一问题，该文提出基于两相步进升压型DC／DC控制器LT3782设计大电流输出的升压型DC／DC模块的方法。

　　1 LT3782简介

　　LT3782是美国凌力尔特公司生产的两相步进升压型DC／DC控制器，28引脚SSOP封装芯片，开关频率在150～500 kHz之间可编程，由于采用两相BOOST拓扑结构。对输出场效应管漏电流和肖特基二极管通过电流的要求都减少一半，即两个输出相位差180°，两个输出间互相抑制输出纹波电流，输出纹波是单相BOOST转换电路的1／3。27引脚连接输入电源；4引脚接地；11引脚用来设定开关频率；20和23BGATE引脚用来驱动场效应管的栅极；8，9，1 2和13SENSE引脚用来反馈场效应管的输出电流；16引脚是输出电压反馈引脚，该脚电压为2.44 V，当该引脚的电压大于2.45 V时，器件才开始工作，当该引脚的电压小于0.3 V时，器件进入低电压关断模式。14引脚是软启动引脚，当加电时，输出电压从0 V渐变到设定的输出电压值，典型的启动时间可以由下式计算：

　　t＝2.44C／10

　　式中：C为连接14引脚到地的电容值，单位为μF；t为典型的启动时间。

　　2 电路实现

　　2.1 开关电源总体设计

　　开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广阔的发展空间[!--empirenews.page--]

　　电路实现如图2所示，12 V汽车电瓶电压经过插头JP1和R5给LT3782供电，LT3782产生的两相振荡输出驱动N沟道场效应管Q1和Q2，场效应管输出分别经肖特基二极管D1和D2整流后，由电容C7滤波输出。

　　2.2 开关电源参数设定

　　图2中，电阻R1用来设定LT3782的开关频率，LT3782的开关频率在150～500 kHz之间可编程。这里选取开关频率为250 kHz，参照图3取电阻值R1=75 kHz。

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　　开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了开关电源的发展前进，每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。另外，开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义

　　参照LT3782数据手册，通过输入／输出电压关系和占空比可以推算出N沟道场效应管的峰值电流约为15 A。通过设定电阻R8和R10的阻值可以设定电源的限制电流，避免电源电流过大，烧坏后面电路。LT3782的SENSE管脚的域值电压为60 mV，因而电阻R8和R10的阻值为0.004 Ω。

　　输出电压是通过设定电阻R13,R7和R11的比例关系来设定的，LT3782的FB脚电压为2.44 V参考电压，这样输出电压可以通过下式计算：

　　汽车电瓶的过放电保护是通过设定该电源的最低工作电压实现的。当LT3782的RUN管脚电压高于2.45 V时，该电源才能正常工作，通过电阻R6和R9的分压，使汽车电瓶电压在大于10 V时，该电源才能正常工作，避免了电瓶的过放电。

　　3 电路测试

　　为了验证该开关电源性能，采用如图4所示的方法进行验证。因为该电源的输入电流较大，输入的直流电源采用安捷伦的6574A-J07。它的输出电流最高可达42 A，输出电压在O～50 V范围内可调，输出负载采用建伍的PEL102-201，通过它可以直观地看到输出电压和电流情况。经过验证，该电路完全满足使用单位需求。

　　4 结 语

　　基于美国凌力尔特公司生产的两相步进升压型DC／DC控制器LT3782，设计了一款大电流输出的升压型DC／DC模块。该模块在12 V汽车电瓶供电下，根据需要可以提供高达7 A电流的24 V，18.5 V等多种输出，由于采用两相DC／DC新技术，电源效率达到90％以上。比电源经过转换到交流220 V后，再转换成所需电压的方法，效率明显提高，符合当前建设节约型社会的发展方向，实用性更强。