ZHCACM7A january   2020  – may 2023 AFE5832 , AFE5832LP , ISO7741 , ISOW7841 , LM25037 , LM25180 , LM5180 , LM5181 , LM5181-Q1 , TX7316 , TX7332

 

  1.   1
  2.   设计适用于超声波智能探头的双极高压 SEPIC 电源
  3.   商标
  4. 1引言
    1. 1.1 主要设计挑战
    2. 1.2 生成高压电源的可能拓扑
  5. 2使用 SEPIC 拓扑的高压电路设计
    1. 2.1 采用 SEPIC 拓扑的 TI 高压电源架构
  6. 3测试结果
    1. 3.1 效率和负载调整率
    2. 3.2 输出纹波测量
    3. 3.3 负载瞬态测试
    4. 3.4 噪声测量
    5. 3.5 热性能
  7. 4设计的可能变体
    1. 4.1 选项 1:可编程输出电压
    2. 4.2 选项 2:支持 1S 锂离子电池输入
    3. 4.3 选项 3:输出电压高达 ±100V
  8. 5布局指南
  9. 6时钟同步
  10. 7总结
  11. 8参考文献
  12. 9修订历史记录

生成高压电源的可能拓扑

考虑到电压要求(高达 80V,在某些情况下为 100V)、低功耗水平(每个电源轨约 2W)和解决方案的小尺寸,最优电源拓扑是升压/Cuk、反激式和 SEPIC。由于需要负电源轨,因此反激式和 SEPIC 是更好的选择,因为其易于实现。下面提供了这两种拓扑的简要说明和比较。

SEPIC:SEPIC 是一种灵活的拓扑,可用作升压和降压稳压器,它具有极少的有源元件、简单的控制器和钳位开关波形,以更大限度地降低开关噪声

反激式:反激式转换器是低输出功率应用中最常用的 SMPS 电路,在此类应用中,输出电压必须与输入主电源隔离。反激式拓扑本质上是通过将变压器用作存储电感器进行隔离的降压/升压拓扑。

表 1-2 中显示了反激式转换器与 SEPIC 转换器之间的比较:

表 1-2 反激式和 SEPIC 拓扑的优缺点
优点缺点
反激式
  • 高升压比率
  • 二极管应力更低
  • 磁性元件数量更少
  • 在轻负载下具有低效率
  • 定制变压器(高度增加)
  • 需要缓冲器
  • 浪涌电流更高
  • FET 应力更高
SEPIC
  • 现成的电感器(高度降低)
  • 轻负荷高效率
  • 降低开关损耗(无变压器漏电感)
  • FET 应力更低
  • 升压比较小
  • 二极管应力更高
  • 磁性元件数量更多

考虑到节 1.1 中讨论的挑战,反激式拓扑也适用于生成双极高压电源。然而,反激式变压器的高度无法达到大约 5mm 的上限(除非设计中使用了昂贵的定制平面变压器)。这就是此设计中选择 SEPIC 拓扑和现成非耦合电感器的原因。