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欠压过压的锁定

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网上资料欠压过压的锁定

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! 内容 引言 .......................................................................1 设计考虑..................................................................1 欠压锁定 (UVLO)....................................................3 VI-200/VI-J00 转换器所需的电阻值........................3 电路操作..................................................................4 特定的欠压锁定电压数式 及 Maxi, Mini, Micro系列.....................................4 过压锁定(OVLO) .......... .........................................5 VI-200/VI-J00 转换器所需的电阻值.........................5 电路操作..................................................................6 特定的过压锁定电压数式 及 Maxi, Mini, Micro 系列.......................................6 欠压/过压锁定.........................................................7 电路描述/操作.........................................................7 VI-200/VI-J00 转换器所需的电阻值.........................8 特定的欠压/过压锁定电压数式 及 Maxi, Mini, Micro系列.......................................9 VI-200 / VI-J00 模块有能力在很低的输入电压下就启 动,这是指低于让它们正确地操作的电压。这就需要 使用到锁定电路 (图1) 以针对应用上涉及输入电压可 能跌低于低线下限的情况。Vicor 之Maxi, Mini, Micro 模块已备有内置欠过及过压保护,对于这些转换器, 如果需要在转换器预设的输入范围之内锁定,那么, 就应该要实现以下的电路。 引言! 图1: 欠压/过压锁定方块图! 对很多应用来说,当 DC-DC 转换器之输入电压走出 规定的范围时,需要把它失能关下来,本笔记描述多 组电路,可以用来透过可编程之欠压或过压设点而把 Vicor 的转换器失能关掉下来。该些电路操作上就如比 较器,监察输入电压,当它触动时,通过 Gate In 或 PC 引脚把转换器停止下来。每个电路包含设置的磁滞 效应,使它在噪声存在情况下,仍能清楚锁定。 所有输入源都存有一些噪声,如果把它直接注进一个 比较器,可在过度跳点引发抖振毛刺,使用正反馈而 加上磁滞效应到电路上能静化跳动过程。例如,图2 说明这个磁滞效应怎样会影响到 VI-JV0-CY 模块的 锁定。该图显示一个电路设置为 4% 磁滞使得该转换 器在超出其正常操作范围时,不能启动起来。而在磁 滞带之内的话,Gate In / PC 之状态会取决于到底该 输入电压正走进,还是走出该区域。 设计考虑! 要 失 能 关 闭 一 个 Vicor 的 DC-DC 转 换 器 , 需 把 Gate In / PC 引脚拉低; 这样做需要一个开关:对于 VI-200 / VI-J00 转换器,该开关必须最小有能力接收 6 mA;对 Maxi, Mini, Micro 转换器来说,则是最小 4 mA 。在没有错误情况而 Gate In / PC 容许升高时, 它会升至约 6V。 该磁滞电压带,若是大过最高可能的输入电压峰-峰变 化,会确保静洁的过渡过程,其寛度应该根据最大预 期的噪声及纹波而选定。 REV 1.5 P.1/9 ! 图2: 磁滞图! 图 3 及图 4 显示一个转换器的起动及关机的波 型,该转换器设置的锁定电压由图 2 表示。 虽然输入电压是慢变的,但仍可看到 Gate In/PC 之静洁过渡。! ! 涉及高输入电压模块的话,必须小心不要超出那些 电阻的额定功率或最高额定电压;一个可行的方法 是使用一连串较细的电阻代替单个电阻以便分担功 率及电压。! 图3: VI-JV0-CY输入从欠压锁定上升至过压锁定 图 4: VI-JV0-CY 输入从过压锁定下降至欠压锁 REV 1.5 P.2/9 ! 欠压锁定! ! 图5显示欠压锁定电路 ! ! 欠压磁滞作用 图5: 欠压锁定电路! VI-200 / VI-J00 转换器所需的电阻值 表1 列出 VI-200 / VI-J00 系列模块之标准锁定电 压及相关的电阻值,对于不在此列的应用,可使用 下文那些数式来计算。 ! Ꮾˢᇾཱི 0, V VUV(off) (V) 10 VUV(on) (V) 10.4 最高 VIN (V) 40 R1 (kΩ) 3.65 R3 (kΩ) 73.2 W, 1*, 2* 18 18.72 60 3.65 140.0 1, 2 21 21.84 60 6.98 165.0 N, 3* 36 37.44 84 23.70 294.0 3 42 43.68 72 30.10 340.0 4* 45 46.8 110 34.00 365.0 4 55 57.2 110 45.30 453.0 T 66 68.64 176 57.60 549.0 5* 85 88.4 215 78.70 698.0 5, 7 100 104 413 95.30 825.0 6* 170 176.8 425 174.00 1430.0 6 200 208 425 205.00 1650.0 7* 90 93.6 413 84.50 750.0 表1: 通常的欠压临界门限所需的电阻值!! 注;!! 1. *可使转换器支持 75% 负载的电压范围(弱电电压) 2. 磁滞带设定为 4% 3. 除非另有说明,否则所有电阻都是 0.25 W ! ! R5 (kΩ) 806 845 866 887 887 887 887 887 909 909 909 909 909 R1 额定(W) 1.00 1.50 1.00 0.50 0.25 0.50 0.50 1.00 1.00 3.00 1.50 1.50 3.00 R3 额定(W) 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.50 0.25 0.25 0.50 REV 1.5 P.3/9 电路说明 随着输入电压上升,R1 经齐纳管 Z1 注电到 Q1 之基 极,这样使 Q1 导通,因而拉下该 Gate In/PC 引脚 及把模块停止下来。 Q1 保持导通直至该输入电压,经过 R3 及 R4 分压后, 达到 1.24V,此 1.24V 为 U1 (TLV431) 之参考电 压。当这情况发生时,U1 从 Z1 之阴极分流电流并把 该点拉到约 1V;这就相应拉低 Q1 之基极强使它截 止并启动模块。R2 防止 Z1 之漏电流作用而把 Q1 拉 出截止区。 当该 Gate In/PC 引脚走向高电压时,反馈电阻 (R5) 拉高 U1 的参考电压,因而在该电路上加进磁滞效 应。当 Gate In/PC 为低时,D1 令该反馈作用失效。 ! 式中: VHL 是模块的最高操作电压。 IR1(HL) 不应超出 U1 之 15 mA 上限。 功耗是由以下数式决定:! 式中: VIN(max) 是该电路能抵受的最高输入电压。! 解 R3 ! R4 适当的开始值是 10 kΩ, 知道了 R4, R3 可由以 下计算出来: C1 作用为一个低通滤波器,带宽 20kHz,把 U1 之 参考去耦高频噪声。 特定的欠压锁定电压数式 及Maxi, Mini, Micro系列 解 R1 R1 之选定应使有足够电流注入 Q1 基极使之饱和,但 又不能多过 U1 的吸收能力;假设 R2 足够大而可忽 略,同时,Q1 之最差电流增益 (β) 为 20,那么 R1 应最小提供 0.3 mA 以从 Gate In/PC 吸收 6 mA , 这指向以下数式来解 R1 : 式中: Vuv(on) 是在输入电压从低升高当中模块启动时的电压 (见图 2) 。 R3 之功耗可由下式计算出来: !! 式中: VIN(min) 是应使转换器停止下来的最低电压,通常是 6V 或是该转换器之最低输入电压的三分一,两者 取其小值。 那么,在高线时,经R1之电流如下:!! 解 R5!! R5 应从加上适当程度之磁滞效应以及因应输入噪 声多少而设定,它可由下式计算出来;!! 式中: Vuv(off) 是在输入电压从高降低当中模块停止时的电压 (见图2) 。!! REV 1.5 P.4/9 ! 过压锁定! 图6 显示过压锁定电路! ! ! 沿用图5 之欠压锁定电路相同的元件定标,使电路可 级联而不引起混乱。!! 过压磁滞作用 图6 过压锁定电路! VI-200/VI-J00 转换器所需的电阻值! 表2 列出适用于 VI-200/VI-J00 系列模块常设之 锁定电压及相关的电阻值。使用接着引述的数式以 计算不在此列之应用要求。 ! Ꮾˢᇾཱི VOV(off) (V) VOV(on) (V) ౵੼ VIN (V) 0 20 19.2 22 1 32 30.72 36 V, W 36 34.56 40 2 56 53.76 60 3 60 57.6 72 N 76 72.96 84 4 100 96 110 T 160 153.6 167 5 200 192 215 7 375 360 413 6 400 384 425 表2 常用过压临界点之电阻值。 ‫!!;ڦ‬ 1. 磁滞效应设定为 4% 2. 除非另有说明,否则所有电阻都是 0.25 W R6 (kΩ) 150 249 280 442 475 604 787 1270 1620 3010 3240 R8 (kΩ) 715 732 732 750 750 750 750 750 750 750 750 R13 (kΩ) 2.87 5.23 6.04 10.00 11.00 14.00 18.70 30.90 39.20 73.20 78.70 R13 ᗝ‫(ؠ‬W) 0.25 0.25 0.25 0.50 1.00 1.00 1.00 1.50 1.50 3.00 3.00 REV 1.5 P.5/9 ! 电路操作! 在输入电压上升过程中,在 Q3 射极, Z2 建立一个 5.6 V 源。电压低于锁定时,U2 传导最小的阴极电流, 故此 Q3 是在截止状态。所以,Q3 只传递极小且可忽 略的电流到 Q2 基极而把 Q2 截断,让 Gate In/PC 升高。 当输入经由 R6 及 R7 分压的电压,升至超出 U2 之 参考电压时,U2 会通过 R12 拉低 Q3 之基极,Q3 从 而导通,电流经 R6 流进 Q2 之基极使之导通及拉低 Gate In/PC ,因而把模块停止。 R8 耦合 Q3 之集极到 U2 之参考,加进正反馈效应, 当 Gate In/PC 为高时,D2 把该反馈截止下来。 C2 作用为一个低通滤波器,带宽 20 kHz ,把 U2 的 参考电压上的高频噪声去耦。 解 R8 ! 反馈电阻 R8 可由下式计算出来:!! 式中: VOV(on) 是在输入电压从高转低当中模块被启动时的 电压 (见图2)。 解 R13 ! R13 之值应选定应要使到在过压设点流经 Z2 之电流 约为 5 mA。它可由下式决定: 特定的过压锁定电压数式及 Maxi, Mini, Micro系列 功耗可由以下给出之数式计算出来:! 解 R6!! R7 良好的开始值是 10 kΩ,知道了R7;R6 可以由下 式计算出来: 式中: VOV(off) 是在输入电压从低转高当中模块被停止时的 电压 (见图2)。 R6 之功耗可由下式计算出来:! 式中: VIN(max) 是电路能承受之最高输入电压。 REV 1.5 P.6/9 欠压 / 过压 锁定! 电路描述/操作! 图7 之电路结合了欠压及过压的电路。当一个过压事 件发生时,第二个稳压器 (U2 ) 分流 U1 之参考电压, 强使之停止模块操作。加上 R9 是要对 U2 之阴极提 供电流,当它是在截止状态时,这样 D3 可以隔开它 对欠压电路分压器之影响。Z2 作用是一个钳位以防止 对 U2 之破坏。详细的电路操作,请参阅个别相关的 电路。!! 图7: 欠压 / 过压锁定电路 REV 1.5 P.7/9 ! VI-200/VI-J00 转换器所需的电阻值! ! 表3 列出 VI-200/VI-J00 系列模块常设之锁定电 ! 压。使用接着引述的数式以计算不在此列之应用。 ! Ꮾˢ ᇾཱི 0 V 1 1* W 2 2* 3 3* N 4 4* T 5 5* 6 6* 7 7* VUV(off) (V) VUV(on) (V) VOV(on) (V) VOV(off) (V) 10 10.4 19.2 20 10 10.4 34.56 36 21 21.84 30.72 32 18 18.72 30.72 32 18 18.72 34.56 36 21 21.84 53.76 56 18 18.72 53.76 56 42 43.68 57.6 60 36 37.44 57.6 60 36 37.44 72.96 76 55 57.2 96 100 45 46.8 96 100 66 68.64 153.6 160 100 104 192 200 85 88.4 192 200 200 208 384 400 170 176.8 384 400 100 104 360 375 90 93.6 360 375 ౵੼ VIN (V) 22 40 36 36 40 60 60 72 72 84 110 110 176 215 215 425 425 413 413 R1 R3 (kΩ) (kΩ) 3.65 66.5 3.65 66.5 6.98 158.0 3.65 133.0 3.65 133.0 6.98 158.0 3.65 133.0 30.10 332.0 23.70 287.0 23.70 287.0 45.30 442.0 34.00 357.0 57.60 536.0 95.30 825.0 78.70 698.0 205.00 1650.0 174.00 1400.0 95.3 825.0 84.50 732.0 R5 (kΩ) 806 806 866 845 845 866 845 887 887 887 887 887 887 909 909 909 909 909 909 R6 (kΩ) 150 280 249 249 280 442 442 475 475 604 787 787 1270 1620 1620 3240 3240 3010 3010 R8 (kΩ) R9 (kΩ) R1 ᗝ‫ؠ‬ (W) 715 44.2 0.25 732 44.2 0.50 732 154.0 0.25 732 124.0 0.50 732 124.0 0.50 750 154.0 1.00 750 124.0 1.50 750 365.0 0.25 750 301.0 0.25 750 301.0 0.50 750 499.0 0.50 750 392.0 0.50 750 604.0 1.00 750 953.0 1.00 750 787.0 1.00 750 1960.0 1.50 750 1650.0 1.50 750 953.0 3.00 750 845.0 3.00 R3 ᗝ‫ؠ‬ (W) 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.50 0.50 表3: 常设的欠压/ 过压临界设点之电阻值设定 注;!! 1. *可使转换器支持 75% 负载的电压范围 (弱电电压)。 2. 相应的锁定电压磁滞带设定为 4%。 3. 除非另有说明,所有电阻都是 0.25 W。 ! REV 1.5 P.8/9 特 定 的 欠 压 / 过 压 锁 定 电 压 及 Maxi, Mini, Micro系列 对此电路,齐纳电压稳压器已选定好使大部份电阻 值不需重复计算,除却 R9 及 R3 ,其他电阻值可从 个别欠压及过压电路已计算出来的等效电阻值找 到。 解 R3 以下数式给出 R3 值: R3 上之功耗可以由下式计算出来: 解 R9 R9 之值可以由下式计算出来;!! 如需进一步之资料,请联络 Vicor 应用工程师或浏览我们网站 www.vicor-china.com Vicor!公司!! ࢶപՒϣฏְົྮ138ཱིາ‫ݱ‬ξ̚δᇃಞௐ1ळ1016-1019‫ވ‬ ࿪ྖ: (852)2956-1782 / 傳真: (852)2956-0782 / vicor-china.com ! 04/09 应用笔记_欠压/过压 REV 1.5 P.9/9

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