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如何为MAX13256变压器驱动器设计一个简单的电压缓冲器?

来源:analog 发布时间:2023-09-15

摘要: 本应用笔记解释了如何为MAX13256变压器驱动器设计一个简单的电压缓冲器,同时考虑到器件的限流特性。

MAX13256具有可调过电流阈值,用于短路保护。不幸的是,这个阈值使得使用标准方法为设备设计缓冲器变得困难。本应用笔记展示了如何在考虑限流特性的同时为MAX13256设计电压缓冲器。

MAX13256是用于隔离电源电路的集成主侧控制器。该装置具有双推挽驱动器ST1和ST2,以驱动外部变压器。这种驱动方案会在电源开关的漏极处产生较大的瞬态电压尖峰。电压尖峰发生的原因是寄生电感与功率场效应管输出端的寄生电容一起形成了谐振电路。如果无人看管,这些大电压尖峰会增加内部开关的应力,也会增加系统产生的电磁干扰(EMI)。

在正常工作期间,内部二极管箝位漏极电压到一个二极管降高于V(DD)或在开关期间低于地面。然而,由于非常快的短路检测和响应,在短路事件期间,ST1和ST2可能会出现大的电压尖峰。图1显示了Maxim评估板在短路时的典型ST1和ST2输出。如图所示,电压峰值可高达42V(电源电压为28V),有可能损坏内部场效应管并降低效率。较高的电源电压会产生较大的电压尖峰。


图1所示 MAX13256短路时的ST1 (CH1)和ST2 (CH2)输出

使用限流电阻1k欧姆,我们可以得到650mA (typp)的电流限制,并可以计算R(SNUB)如下:

R(snub) = 49v / 0.65a = 75欧姆

请注意,如果设备的实际电流限制小于650mA,则可能需要稍微调整此值。对于我们的电路,我们使用缓冲电阻91欧姆来补偿略低的实际电流限制。

试验和误差表明,220pF缓冲电容在短路时将峰值电压降低到38.4V, 270pF缓冲电容进一步将峰值电压降低到约38V, 330pF缓冲电容将峰值电压降低到37V。

虽然缓冲元件在短路条件下保护电路,但在正常运行时,缓冲元件会对电路的效率产生轻微的负面影响。正是由于这个原因,较小的组件值通常是首选的。我们测量了电路的效率与输出负载的关系:(1)无缓冲;(2)一个91欧姆, 220pF缓冲器;(3)一个91欧姆, 270pF缓冲器;(4) ST1和ST2上的91欧姆, 330pF缓冲器(图4)。


图4 MAX13256的效率与负载测量

图4清楚地表明,任何缓冲器的添加都会降低电路的效率。缓冲器元件的实际尺寸(特别是本例中的缓冲器电容)将取决于正常工作期间的负载以及效率和保护之间的权衡。在这种情况下,对于不同的缓冲电容值,效率在小负载下比在大负载下变化更大。



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