LT3748通信二次電源電路設計分析論文

1系統方案設計

1.1欠壓鎖定電路與過電流保護電路

欠壓鎖定（UVLO）是指當輸入電源電壓低於欠壓鎖定電路的預設值時，電源芯片不工作，以保證芯片安全並降低不必要的功耗。LT3748通過連接在VIN和EN/UVLO引腳之間的分壓電阻R1與R2設定芯片工作的閾值電壓。當芯片EN/UVLO引腳上的電壓達到1.223V時，LT3748芯片內部所有電路都將啟動。過電流保護電路是指在電源過載或輸出短路時保護電源裝置，防止負載損壞。此芯片通過SENSE引腳端的電阻R5來設定過電流，SENSE引腳的電壓VS需要在0.1V以下。

1.2開關變壓器設定

單端反激式開關穩壓電源在設計開關變壓器參數時的計算極為關鍵，設計中應儘量使開關管導通期間變壓器所儲存能量等於功率開關管關閉期間變壓器所釋放的能量，提高開關變壓器的利用率，從而提高電路的轉化效率。開關變壓器的設定主要取決於初級線圈電感量和線圈的飽和電流兩方面。開關變壓器初級繞組的電感值須大於臨界電感值（即當功率開關管截止期結束時，功率開關變壓器中存儲的能量正好釋放完畢時開關變壓器初級繞組所對應的電感值）。此外，開關變壓器還應滿足其線圈中的電流不能超過線圈自身飽和電流，因為一旦造成線圈中電流飽和，能量將不能存儲在變壓器的鐵芯中，進而傳輸到次級端，而會被消耗在鐵芯中。本設計中開關變壓器選取為VP-0047-R，它具有體積小、自身電阻低、低噪聲和緊耦合性等優點。VP-0047-R有六個獨立繞組，每個繞組的電感量和飽和電流分別為3.8μH和2.81A，並可以根據需求的不同而連接成初次級線圈比不同的變壓器。設計中將此變壓器設置為初、次級線圈比為4∶1。其中初級線圈為四個繞組的串聯形式，則初級線圈的電感量是60.8μH。次級線圈為兩個繞組的並聯形式，這種連接可增大繞組的飽和電流，避免次級線圈在輸出電流較大時飽和。

1.3功率開關管及鉗位電路設計

開關管的`選取主要由漏源之間的耐壓值以及最大漏極電流決定。由於在開關管關斷的瞬間，變壓器產生的漏感將生成尖峯脈衝電壓，並且在初級線圈上也會有感應電壓生成，這些都會疊加在直流輸入電壓VIN上。而在開關管導通時，功率開關變壓器初級繞組的充電電流將產生尖峯電流，所以功率開關管的漏極電流應大於該尖峯電流。設計中Q1選擇Si7464DP。為了減少漏感對電路產生的影響，並吸收已經由漏感產生的尖峯電壓，在開關管的漏極設計了鉗位保護電路。通常鉗位電路的形式有DZ、RCD以及RC等，考慮到電路的簡單和小型化，本設計採用RC鉗位電路，取值為66Ω和150pF。在Q1截止的瞬間，儲存在漏感中的能量通過電容C6後，就被電阻R8消耗掉了。鉗位電路的設計非常必要，尤其在輸出電流較大的情況下，可通過鉗位電路將漏感吸收，從而保證輸出電壓的穩定。

2測試結果與分析

由於輸入電壓為-48V，所以測試中將穩壓電源的正端接在PCB電路板的地端，穩壓電源的負端接到PCB上的電源輸入端，此時在PCB的電源和地之間就能得到負的電壓。測試前應注意以下兩點：首先由於開關電源在供電初始會產生較大的浪湧電流，所以在測試時對穩壓電源限流值的設定要比實際輸出電流值稍大一些。其次單端隔離反激式開關電源測試時不能空載。從測試結果可以看出，此電源電路不僅實現了電源從負到正的極性變換，並且電路最大輸出電流為3.245A，輸出電壓接近8V，證明本電路設計已經達到了最初要求輸出8V/2A電源的目的。將電源的電壓輸出端接4Ω、50W的固定負載電阻，輸入端接到可調穩壓電源輸出端。調整輸入穩壓電源在36V~54V之間變化時，測量輸出端電壓。根據電壓調整率的公式，可計算出電路的電壓調整率為0.7%。當輸入電壓變為20V時，輸出電壓有0.06V的變化，可看出輸出電壓波動不大。

3結論

本文基於單端反激式隔離型DC/DC轉換器，採用凌力爾特公司2010年推出的隔離反激式DC/DC變換器芯片LT3748，並結合開關變壓器、功率開關管等部分電路，設計了一種應用於通信機射頻前端的通信用二次電源的部分電路。該電源轉換電路將-48V的輸入電源轉化為8V/2A的輸出電源，具有輸出電流大、穩壓精度較高、體積小的特點，並且工作穩定、性能可靠，對設計其他單端反激式隔離型開關電源具有參考價值