DC-DC变换器在工业高电压设计上的应用

Vicor第二代DC-DC变换器具有很多特性,把这些特性集成在一起构成一个完整的电源解决方案。其中最主要的特性是触特的电流共用方法,它可使电源能力增加,模块间的电流共用精度提高5%。

模块间因有精确的电流共用能力为设计为员提供用输入串联来增大系统工作电压的机会。

本文描述基于48V输入V300系列变换器的110Vdc输入电源应用。

系统要求

一般的多变换器设计是把DC-DC变换器的输入并联,相同的电压出现在每个变换器上。串联连接变换器的输入、配置为如同单一电源,这要求在所有工作条件下变换器共用相同的负载,保证呈现在每个变换器输入的电压将是一样的。

在变换器串联连接时,DC-DC变换器前头所用的输入电容必须相等地分接在每个变换器的输入。用并联电阻器将有助于补偿 电容器的漏电流（见图1）。变换器用一个控制电路来监控变换器的电压平衡和控制变换器的工作。

必须有输入过压保护,以防失效条件期间电容器上的过大电压。通常用瞬态电压抑制器提供保护。

图1是基本串联输入连接方法的一个实例。从图1可见模块配置输入并行连接配置有细微差别。注意,模块1 SC引脚连接到-Sense和-Output引脚。这种连接迫使模块进入"从"模式。模块2是这种配置的"主机",这就是说只有模块2控制这种配置的输出电压。

保证这种配置负载平衡的PR信号必须用Vicor P/N 22400变压器耦合。变压器耦合提供所需的电流隔离,并且有高抗扰性。

连接到每个模块输入的另一旁路电容器（0.2μF陶瓷式薄膜电容）为高频提供低AC阻抗。电源布线应该对称以平衡电路阻抗。

控制电路

控制电路（见图2）监控每个模块的输入电压并保证两个模块都工作在它们额定的输入范围。此电路也提供启动延迟并使每个模块保持一致。

LTC1444电路的比较器单独监控每个变换器的输入电压并且当监控电压超出工作范围时断开变换器。

比较器基准从TLC144内部基准（引脚8）获得。用R14和C1实现基准噪声抑制。增大R12可增大电压比较器的迟滞（在比较器输入迟滞为1kΩ/mV）。

当总线电压超过工作范围时,比较器处于低态,变换器关断而定时器电容器放电。当输入电压处于工作范围时,使电容器C2充电。当C2上的电压超过VR2基准电压时,流经光电耦合器的电流被分流,使变换器使能。

延迟必须设置等于或大于500ms。通过电压分压器R7、AR8从Vcc获得定时器的源电压。用一为盼压器降低基准供LTC1444的低Vcc检测并适用较小的定时器电容器。

前面提到,PR信号在模块间必须变压器耦合,图3示出所需的电路。

110VDC输入电源应用

串联输入配置采用标准成品DC-DC变换器模块,具有高功率密度、高效率和增大输入电压的特点。

适合于这种应用的DC-DC变换器模块是Vicor第二代48V家庭。所用的模块必须是相同的元件号。

48V家庭的标准输入是36Vdc～75Vdc,在该串联输入配置实例中,输入范围大约为76Vdc～137Vdc。基于48V家庭的串联输入配置为工业或铁路110Vdc应用建造电源系统提供适宜的解决方案。