以下便是LT8301规格书的典型应用电路。
简单介绍下LT8301 ,这是LT830X系列里的其中之一,这个系列都是两绕组的原边反馈反激,主要是支持不同电压等级,以及是否内置MOSFET的区别。类似的还有MAX17690 ,外置MOS 支持更高的输出功率,成本也会好一点。
LT8301是支持AEC-Q100车规认证的,静态电流在sleep 模式下只有100uA ,轻载工作在burst 模式,重载工作在临界模式。内置65V/1.2A MOS 且封装为TSOT23 ,尺寸比较小。内建软启动,输出短路保护,支持多路输出以及负压输出应用,峰值效率可以到85%以上。
三、电路原理图:
四、变压器设计
先估算匝比,由于内部集成65V 管子,所以反射电压+最大输入电压+尖峰<65V*90%
副边肖特基选用RB060MM-30TF *2 ,30V/ 2A /AEC-Q101
副边肖特基压降Vf=0.45V; Vinmax=24V;原副边匝比为Nps,反射电压Vor=(Vf+Vo)*Nps .
尖峰电压为Vspike ,一般取0.4*Vinmax 效率最好(一本书上看到的,但忘了),取的越小对变压器要求越高,漏感需要做的比较小。
Vor+Vinmax+Vspike<58.5 , 解得 Nps<4.56 .
针对副边有 Vinmax/Nps +Vo <30*0.8 得 Nps>1.26 ;
Nps 可取2, 3 ,4
根据规格书提供的曲线,Nps=4时,输出能力大一点,在9V 时输出不到1A,所以取Nps=4.
首先看Toff 时,副边电感提供输出能量(工作在临界模式)
(Vo+Vf)=Ls* , Ls是副边感量,Lp=Ls*,
Lp= (Vo+Vf)*Toff*Nps/Isw
Lp≥(Vo+Vf)*Toff(min)*Nps/Isw(min); Toff(min)=450ns , Isw(min)=290mA
Lp≥33uH
Ton 时,原边电感充电
Vinmax≤Lp*Isw(min)/Ton(min);Ton(min)=170ns ,Isw(min)=290mA
得Lp≥14uH .
Lp可选40uH .
Dmax==70% ; Dmin==47%
原边最大有效值电流为:Isw(max)* = 575mA ; Isw(max)=1.2A
副边最大有效值电流为:Isp(max)* = 1.5A
Ton min= , Toff min=
Fsw= = 238kHz
趋肤深度为δ= 电流密度取J
原边线径:Φ1=0.34mm Φ0.17mm*2 副边线径Φ2=0.56mm Φ0.2mm*3
选择EP10 , PC47材质
AE=11.3mm² ,B=0.2T
可知原边:Np= Uinmin*Tonmax/(B*AE)=21 取24匝
副边 Ns=6匝。
参数可以优化折中,选择现有的过认证的标准变压器。
五、关键器件计算与选取
Cout≥Lp*Isw²/(2*Vo*ΔVo)=23uF , ΔVo=5%*Vo ;纹波越小,容值越大。
吸收电路选用稳压二极管,有利于保持效率的同时,防止MOSFET击穿。
Vzener≤65-Vinmax=41V 可选取30V 稳压管
Rfb= Nps*(Vo+Vf)/100uA =218kΩ 取220kΩ。
R1= Vin(HYS)/2.5uA=806kΩ ,Vin(HYS)=2V
R2=232kΩ ,可设置为欠压保护点为7.5V (公式见规格书)
最小负载的要求:
I LOAD(MIN) =Lp*(360mA )²*10.6kHz /2/5V=5.5mA .
R4可取820kΩ。
六、LTspice仿真
变压器耦合系数设置为0.998 。
输入9V 输出只有5V/0.73A=3.6W左右,符合匝比为4的负载曲线。
Ton=6.56us T=9.02us ,Dmax=72% ,与计算几乎一致 。
原边有效值电流为674mA ,与计算值575mA 有点偏差,软件应该是算上了电流振荡尖峰的能量。
输入24V, 输出5V/1.3A Vds电压小于65V .
输入12V, 输出4.8V/0.97A
从仿真来看基本达到设计标准。
接下来有空会把layout做一下,然后焊个板子测试一下,其实这个料关键在于变压器设计,后续看有没现成的骨架和磁芯,绕一个出来试试。