該DC/DC模塊電路結(jié)構(gòu)和通常的斬波DC/DC轉(zhuǎn)換器相似,可參考原理框圖及相關(guān)資料,這里不再贅述。 在原理上,VICOR模塊區(qū)別于通常產(chǎn)品之處主要是它使用了軟開關(guān)的ZCS技術(shù)。
通常的硬開關(guān)斬波器波形近似為矩形波,即強迫開關(guān)器件在電壓不為零時開通,電流不為零時關(guān)斷,這樣在矩形波的邊沿就會因寄生參數(shù)而產(chǎn)生高頻振蕩,導(dǎo)致開關(guān)損耗增大,頻率越高,開關(guān)損耗越大;而VICOR模塊應(yīng)用諧振技術(shù),使開關(guān)器件中的電流波形近似于半周期的正弦信號,這樣開關(guān)的導(dǎo)通、關(guān)斷時刻都對應(yīng)零輸入電流(即開關(guān)管電流),從而即使開關(guān)頻率超過1MHz,開關(guān)損耗也只占極小的百分比。高的開關(guān)頻率、低的開關(guān)損耗便產(chǎn)生了一系列優(yōu)點:功率密度高、傳導(dǎo)和輻射噪聲小、響應(yīng)快、轉(zhuǎn)換效率高等。
VICOR模塊的另一特點是輸出電壓可在額定值基礎(chǔ)上,在5%到110%的范圍內(nèi)方便地調(diào)節(jié)(12V、15V是±10%)。。
內(nèi)部誤差放大器的負(fù)輸入端是輸出電壓的采樣值,正輸入端和Trim端相連。當(dāng)Trim端懸空時,其上的電位由2.5V的基準(zhǔn)源(Bandgap)決定,亦為2.5V,此時電路輸出為額定值。以簡單的外接電阻網(wǎng)絡(luò),通過調(diào)節(jié)Trim端電壓(即誤差放大器的基準(zhǔn)電壓),可相應(yīng)地調(diào)節(jié)輸出電壓。
降壓時外接元件值的計算和額定輸出電壓無關(guān)。只需在Trim端和-OUT端間接一電阻和R5分壓以確定Trim端電壓。其值的計算方法如下(以-20%為例):
要使輸出電壓降低20%,Trim端電壓也需降低20%,這些電壓都降落在內(nèi)部電阻R5上:
UR5=2.5V×20%=0.5V
IR5=0.5V/10kΩ=50μA
IR5=IRd
故 Rd=(2.5V-0.5V)/50μA=40kΩ
升壓時,需提高Trim端電壓,一般是從+OUT端接一電阻Ru到Trim端,故外接元件值的計算和額定輸出電壓相關(guān)。Ru的計算方法如下(以24V提高5%為例):
要使輸出電壓提高5%,Trim端電壓也需相應(yīng)提高5%,這些電壓也都降落在內(nèi)部電阻R5上(但方向和降壓時相反):
UR5=2.5V×5%=0.125V
IR5=0.125V/10kΩ=12.5μA
IR5=IRu
又 URu=Uout-Utrim
=(24V+24V×5%)-(2.5V+0.125V)
=22.575V
故 Ru=22.575V/12.5μA=1.8MΩ
當(dāng)用VICOR模塊進行二次開發(fā)時,有時要利用Trim作用構(gòu)成閉環(huán)(見本文的應(yīng)用舉例),此時就不需要上述的電阻網(wǎng)絡(luò)。但需注意的是,對于‘-2XX’模塊,若Trim端電壓超過一定值時,模塊將會發(fā)生過壓保護關(guān)斷(OVPShutDown),此值額定為2.75V(實際值一般略高于此值,可達3V)。為避免模塊的保護性關(guān)斷,必須有措施防止此端電壓過高。