摘要: 输出过压保护是DC-DC变换器的一个关键特性,以保护敏感负载免受永久损坏。
输出过压保护是DC-DC变换器的一个关键特性,以保护敏感负载免受永久损坏。过电压保护(OVP)电路的基本要求是精确地感知输出电压状况和快速激活关断电路。MAX8515分流稳压器是在DC-DC转换器中实现此功能的优秀候选者。
输出过压保护是DC-DC变换器的一个关键特性,以保护敏感负载免受永久损坏。过电压保护(OVP)电路的基本要求是精确地感知输出电压状况和快速激活关断电路。
MAX8515分流稳压器是在DC-DC转换器中实现此功能的优秀候选者。这些器件在节省空间的SC70和THIN SOT23封装中结合了精确的0.6V基准、比较器和输出驱动级(图1)。
图1
用于输出过压检测应用的MAX8515 ic的显著特点是:
±1%的初始精度在+25°C
从-40°C到+85°C,精度为0.6V±1.8%
输出级吸收能力20mA在0.2V
输入电压范围为1.7V ~ 28V
能够直接驱动光耦合器
节省空间的5针SC70或SOT23封装
在低输出电压DC-DC转换器设计中,当由次级侧偏置绕组供电时,具有出色的dv/dt抗扰性。
在隔离型DC-DC转换器中,OVP电路通常由输出电压本身供电,或由提供次级侧电路的峰值整流偏置绕组电压供电(图2)。采用偏置绕组方法(有dv/dt问题,将在下面的段落中解释)的需要来自电路运行所需的最小净空。过压条件下的输出电压必须等于最坏情况下光耦合器LED降、OVP传感电路输出级的降和通过限流电阻R8所需的小电压之和,以提供必要的LED电流。当输出电压超过设定值时,通过选择合适的电阻R11和R12,设置FB引脚超过0.6伏。输出级打开,使电流通过光耦合器的LED部分,导致光电晶体管侧(DC-DC转换器的初级侧)的OVP信号变低并激活DC-DC转换器的关断电路。
图2 OVP电路采用MAX8515由输出电压的DC-DC变换器供电。
对于较低的输出级压降,可以在较低的输出电压电源中可靠地操作OVP电路。具体来说,与其他具有1.2伏输出饱和压降的可用器件相比,MAX8515器件的输出级降为0.2伏@ 20mA电流。这使得基于MAX8515的OVP电路可以从低于竞争设备的电源输出运行。如下图3所示,MAX8515将感应过压事件低至1.8伏,而竞争设备只能感应2.7伏或更高的过压事件。
图3 MAX 8515的输出级压降将OVP电路的操作扩展到1.5伏输出电源。
从平稳、单调、低dv/dt输出电压波形到低至1.5伏的输出电压波形,消除了启动时的虚假OVP传感事件,并提供了坚固的OVP电路。在输出电压低于1.5伏的电源中,由于LED、限流电阻和MAX8515输出级的偏置,没有足够的电压余量。因此,有必要使用偏置绕组方法来提供足够的净空空间。然而,峰值整流偏置绕组的输出电压比DC-DC转换器的输出电压波形高得多,因此会出现启动问题。为了说明dv/dt问题,请考虑图4中的波形。与竞争部分的“R”引脚接地,一个三角形波形应用于V(电源)点。
图4 工业标准器件的dv/dt抗扰度差,导致OVP传感产生伪影。
在较低的转换速率下,K点的电压和电源电压相互跟踪。然而,在二次偏置绕组典型的较高摆压率下,“K”点的电压无法跟踪电源电压。这会导致光电LED和限流电阻之间的电压差,足以触发初级侧关闭电路,从而防止DC-DC转换器启动。需要对电路进行额外的修改,以使电路不受dv/dt的影响。这些方法依赖于诸如在光电二极管上用分流电阻转移一部分光电二极管电流的技术。MAX8515器件具有独立于输出引脚的电源电压引脚,从而提供可靠的手段来实现出色的dv/dt抗扰度。IN(电源电压)引脚上适当的rc延迟使器件在高于1V/µS的dv/dt下可靠地工作,如图5所示。
图5 MAX8515具有出色的dv/dt抗扰性,可防止误激OVP电路触发。
应该注意的是,为防止dv/dt效应而引入的R-C延迟不会影响OVP事件被感知到任何显著水平的速度。为了说明这个问题,图6展示了MAX8515 OVP电路在Hiccup类型OVP事件期间的性能。FB引脚偏置在0.7伏,MAX8515的电源电压上升。可以看到,MAX8515的OUT引脚在10us内下降。这是可能的,尽管引入了R-C延迟,由于MAX8515能够从最低1.7伏的电源电压工作(保证)。期望DC-DC变换器的输出电压在10uS内不超过其OVP设定点,考虑到DC-DC变换器采用的典型软启动周期,这是一个合理的假设。
图6 MAX8515在打嗝OVP条件下的性能仅显示10µS的传感延迟。
摘要:介绍了DC-DC转换器OVP电路设计中涉及的各种问题,并展示了MAX8515集成电路在该应用中的优越性能。在输出电压低至1.5伏的电源中,可以完全避免dv/dt问题。在输出电压不足以使LED偏置的应用中,可以通过为MAX8515的电源电压引脚“In”提供适当的R-C延迟来安全地采用偏置绕组方法。
注:为了精确计算OPTO LED限流电阻,输出级可以用以下公式建模:
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