Analog Devices LT4322 Floating High Voltage Guia d'usuari del controlador Active Rectifier

El circuit de demostració 3117A inclou el flotant d'alt voltage controlador rectificador actiu LT4322, que és adequat per a aplicacions que requereixen alt voltagRectificació de línia e amb sortides de CC fins a 170V. Mentre que els components es van triar per optimitzar el rendiment a 60 Hz, el LT4322 és capaç de funcionar fins a 100 kHz.

El LT4322 impulsa un MOSFET de canal N per realitzar una rectificació de mitja ona funcionalment com un díode, però amb una dissipació de potència molt menor. Aquesta topologia alleuja les restriccions tèrmiques i augmenta el volum de sortida utilitzabletage. Una topologia de canal N té múltiples avantatges sobre una topologia de canal P, com ara un RDS (ON) més baix, una empremta més petita, un cost més baix i una selecció més àmplia de MOSFET.

Només es necessiten alguns components essencials per fer funcionar el LT4322 com a rectificador de mitja ona: un sol MOSFET de canal N (M1), un condensador de dipòsit (C1B), un condensador de suavització de CA (C2), un condensador de porta (CG1) , i en aplicacions on l'entrada de pic a pic voltage supera els 60 V, un MOSFET en mode d'esgotament del canal N (M2).

Disseny files per a aquesta placa de circuit estan disponibles a: http://www.analog.com.

DC3117A FOTOGRAFIA DE LA JUNTA D'AVALUACIÓ

Figura 1. Fotografia del tauler d'avaluació DC3117A

RESUM DEL RENDIMENT

Les especificacions són a TA = 25 °C, tret que s'indiqui el contrari.

Taula 1. Resum del rendiment1

Paràmetre	Condicions/Comentaris de la prova	Min	Tip	Màx	Unitat
Volum d’entrada de CAtage	Resistència de curtcircuit R1 instal·lada Sense resistència de curtcircuit R1	7		20	VAC (RMS)
Volum d’entrada de CAtage		7	120	140	VAC (RMS)
Vol. De sortidatage	Resistència de curtcircuit R1 instal·lada Sense resistència de curtcircuit R1	9.5		60	V
Vol. De sortidatage		9.5	170	200	V
Corrent de sortida	Amb C2 instal·lat, càrrega resistiva Amb C2 addicional, càrrega resistiva	1.2			ARMES
Corrent de sortida		5			ARMES

Generat amb components predeterminats de la llista de peces.

PROCEDIMENT D'INICI RÀPID

ADVERTIMENT! Vol. AlttagLes proves només han de ser realitzades per personal qualificat. Com a mesura de seguretat, almenys dues persones han d'estar presents durant l'alta voltage prova. Hi ha conductors exposats a la part inferior del tauler i qualsevol endoll de plàtan que hi hagi sobresurt per la part inferior del tauler. La superfície subjacent ha de ser no conductora i lliure de filferro, soldadura i altres residus conductors.

Una demostració senzilla del funcionament del DC3117A és la següent:

Connecteu una font d'alimentació de CA a l'entrada i GND, tal com es mostra a Figura 2. Assegureu-vos que la sortida voltage del subministrament es troba dins del volum d'entradatage gamma del DC3117A, tal com es mostra a Taula 1. Comproveu que la resistència de curtcircuit R1 s'hagi eliminat abans de superar els 20 VCA (RMS). Aneu amb compte de no superar els 24 V o 5 A quan utilitzeu la presa de barril (J5). Utilitzeu les torretes (E1 a E4) i les preses de plàtan (J1 a J4) en tots els corrents/vol vàlidstagrangs e.
Figura 2. Configuració de l'equip de mesura
Connecteu una càrrega i un voltímetre a la sortida i a GND, tal com es mostra a Figura 2. Baixeu el corrent de càrrega a zero. Posa el voltímetre en mode de mesura de voltatge de CC.

Augmenteu el volum d'alimentació d'entrada de CAtage fins al nivell desitjat. Comproveu el volum de sortidatage amb el voltímetre. Per als casos en què l'alimentació d'entrada és una línia de 120 VCA voltage, el voltímetre indica ~ 170 VDC.
Augmenteu el corrent de càrrega al nivell desitjat. Assegureu-vos que el corrent de càrrega estigui dins del corrent de càrrega màxim, tal com es mostra a la taula 1. El condensador de suavització de sortida de 150 µF instal·lat (UCS2D151MHD C2) permet una càrrega de fins a 1.2 ARMS a 25 °C. Connecteu un C2 addicional o trieu un condensador amb una classificació de corrent ondulada més alta que l'UCS2D151MHD per a càrregues més grans, fins a 5ARMS.

DESCRIPCIÓ DE LA TABLA

ACABATVIEW

DC3117A inclou un LT4322 controlant un MOSFET de canal N per proporcionar un altament eficient, compacte i poc professionalfile solució per a la rectificació de mitja ona. S'ha prestat molta atenció a la disposició de la placa per proporcionar almenys 104 mil (2.6 mm) d'espai lliure entre els plans de coure més grans i la major distància possible entre components i traces per garantir el funcionament del DC3117A fins al màxim vol.tage dels components escollits.

DC3117A és una placa de 2 capes amb coure de 2 oz a cada capa. El coure a la ruta d'alimentació pot transportar 20A contínuament, depenent de les condicions ambientals. A més, tots els plans de coure del camí d'alimentació es doblan a la capa inferior de coure sempre que sigui possible. Tanmateix, amb els components predeterminats, el corrent de càrrega està limitat a 1.2 ARMS per la classificació de corrent ondulada de C2.

Després de substituir C2 per un condensador de 2.2 mF, el corrent de càrrega es pot augmentar a 5ARMS a una temperatura ambient de 25 °C. A la càrrega de 5ARMS, la temperatura del paquet de l'IPT60R050G7 arriba als 95 °C.

Per facilitar l'avaluació, s'han proporcionat punts de sonda per als pins LT4322.

A continuació es mostra una breu descripció dels components principals de DC3117A.

U1 – EL CONTROLADOR DE DIODE

L'U1 és el LT4322 en un paquet DFN de 8 pins, 3 mm x 3 mm, que es pot moure lateralment. Per a més detalls, consulteu el full de dades LT4322 sobre el seu funcionament.

M1 – MOSFET DIODE IDEAL

M1 és el MOSFET de canal N d'Infineon IPT60R050G7 en un paquet HSOF. Va ser seleccionat per la seva ruptura de drenatge a font de 600 V voltage, ±20V VGS(MAX) i 43mΩ de resistència a l'estat de drenatge a font (a 10V VGS). El ±1V VGS(màx.) de M20 és compatible amb el límit de 12V de la unitat de porta de l'LT4322. Quan l'entrada i la sortida estan a -170V i +170V respectivament (vol de línia de CA màximatage), vol drenatge a font de M1tage està a 340 V. Això es troba còmodament per sota del volum d'avaria de drenatge a font de 1 V de M600tage especificació.

M2 – MOSFET MODE ESGOTAMENT

M2 és el mode d'esgotament del canal N de Microxip MOSFET DN2450K4 en un paquet TO-243AA (SOT-89). Va ser seleccionat per la seva ruptura de drenatge a font de 500 V voltage i 700mA IDSS. Quan l'entrada és a -170 V i la sortida és a 170 V, el vol de drenatge a font de M2tage està a prop dels 340 V, amb seguretat per sota de la seva especificació d'avaria de 500 V. L'IDSS de 700 mA permet el corrent màxim de 50 mA a 100 mA requerit pel pin LT4322 VDDC mentre actualitza el seu condensador de dipòsit VDDA.

C1 I C1B – CONDENSADORS D'EMBASSAMENT VDDA

A causa del seu fort voltage, el valor real dels condensadors ceràmics multicapa sovint és significativament inferior al que s'indica, especialment a vol.tagestà a prop del volum màxim del condensadortage qualificació. A més, el voltagEl coeficient és una funció de la mida física del condensador. S'escull un condensador ceràmic de 2220 i 25 V per a C1B per aconseguir un valor real de 22 µF al volum de funcionament de 12 V.tage per a aquesta aplicació de 60 Hz.

Alternativament, per a aplicacions de 60 Hz, els usuaris poden omplir C1 amb un condensador ceràmic de 0.1 µF i soldar un condensador electrolític d'alumini de 22 µF entre el pin VDDA de l'LT4322 i la traça d'entrada en lloc de poblar C1B. Per a freqüències d'entrada ≥ 200 Hz, els usuaris poden deixar C1B sense poblar i omplir només C1.

CG1 – CONDENSADOR DE PORTA

El LT4322 es compensa de manera òptima amb una capacitat de 10nF entre la porta i la font del MOSFET d'alimentació externa. La necessitat de CG1 depèn de l'elecció de M1 i del seu valor CISS inherent. En el cas de l'IPT60R050G7, CG1 s'omple amb un condensador de 10nF per millorar l'estabilitat en la regulació directa. Per obtenir més detalls, consulteu la secció Selecció de condensadors de porta del full de dades LT4322.

C2, C2-2 – CONDENSADOR DE SORTIDA

Els condensadors de sortida C2 i C2-2 proporcionen el corrent de càrrega de sortida durant la major part del període de CA. Per obtenir més detalls, consulteu Selecció COUT del condensador de sortida del full de dades LT4322 per seleccionar el valor de capacitat en funció del corrent de càrrega de sortida, el període de CA i el volum de sortida màxim permès.tagi caiguda. Figura 3 mostra el volum de sortidatage caiguda de 170 V a 72 V per a una càrrega resistiva de 1.2 ARMS i un període de 16.7 ms (60 Hz) quan C2 = 150 µF.

Figura 3. Rendiment típic sota una càrrega resistiva de 1.2ARMS

Els usuaris també s'han d'assegurar que el corrent RMS del condensador no superi la valoració màxima del corrent ondulat de manera que la vida útil del condensador no es vegi compromesa. La qualificació de corrent d'ondulació d'un condensador electrolític és una funció del corrent RMS, la freqüència i la temperatura ambient. Consulteu les especificacions del fabricant i assegureu-vos que el dispositiu seleccionat és adequat per funcionar amb les condicions de freqüència, temperatura i corrent de càrrega requerides de l'aplicació.

COIXINS DE COMPONENTS OPCIONALS

Alguns components (M1, M2, C2 i C3) es proporcionen amb pastilles addicionals sense farcir per provar diferents valors i mides o altres circuits del LT4322 fitxa de dades. Alguns d'aquests coixinets addicionals es troben a la part posterior del tauler.

M1 té una petjada MOSFET universal a les dues capes exteriors per adaptar-se als paquets power-SO8, DPAK, D2PAK, HSOF i LFPAK. Els usuaris poden omplir les petjades M1 superior i inferior simultàniament per connectar dos MOSFET de potència en paral·lel, reduint així la pèrdua total de potència MOSFET en un factor de dos. M2 té una petjada a la part posterior per al paquet DPAK.

Mentre que el tauler està ple d'un sol condensador electrolític d'alumini C2 a la sortida voltagPer defecte, hi ha petjades per a un altre condensador electrolític d'alumini C2-2 i un condensador ceràmic multicapa C3 a la sortida. Això permet als usuaris provar diverses combinacions de capacitat de sortida total i ESR amb diverses càrregues de corrent de sortida.

Els components R3, R4, C4 i C5 es proporcionen per facilitar les xarxes de neutralització opcionals. Tot i que s'omplen de manera predeterminada, no són necessaris en la majoria d'aplicacions. Per obtenir més detalls, consulteu la secció Input Snubber del full de dades LT4322.

VOLTAGE, ACTUAL, MODIFICACIONS DE FREQÜÈNCIA

Per a un volum superiortage operació, vegeu Taula 2 i assegurar-se que els components indicats compleixen o superen el volum mínimtage requisit per al vol d'entrada/sortida desitjattages. A causa de la topologia de mitja ona, tingueu en compte que els components M1 i M2 han de ser capaços de suportar tot el volum de pic a pic.tage del subministrament d'entrada.

Per modificar la placa per a un corrent més alt, proveu el següent en aquest ordre, tot i que us assegureu que tots els components de la placa compleixen o superen els requisits mínims indicats a Taula 2:

Augmenteu el valor de C2 i la capacitat del corrent ondulat
Seleccioneu un reemplaçament M1 amb un valor RDS(ON) inferior
Afegiu un segon FET coincident en paral·lel utilitzant la petjada MOSFET posterior

Per a aplicacions que utilitzen una font d'entrada de CA inferior a 20VRMS, es pot instal·lar R1 per fer curt M2 des del circuit. Per a una entrada de CA de freqüència més alta, és òptim triar un valor C1 més baix encara que el valor instal·lat funcioni. Per a freqüències inferiors a 60 Hz, s'ha d'augmentar C1. Per obtenir més detalls, consulteu la secció Selecció de condensadors VDDA del full de dades LT4322.

Taula 2. Voltage Requisits

Referència de la part	Vol mínimtage Requisit
C1, C1B, CG1	16 V
C2, C3, C4, C5	VIN (PEAK) o VOUT desitjat (MAXDC)
M1, M2	BVDSS ≥ VIN(PEAK-PEAK)

ESQUEMA DE LA JUNTA D'AVALUACIÓ

Figura 4. Diagrama esquemàtic DC3117A

INFORMACIÓ DE COMANDA

FACTURA DE MATERIALS

Taula 3. Llista de materials DC3117A

Item	Quantitat	Designador de referència	Descripció de la part	Fabricant, número de peça
Components del circuit necessaris
1	1	C1	Condensador, 22 µF, X7R, 25 V, 10%, 1210	AVX, 12103C226KAT2A Kemet, GRM32ER71E226KE15L Murata, CL32B226KAJNNNE Samsung, CL32226KAJNNNE
2	1	C2	Condensador, 150 µF, electrolític d'alumini, 200 V, 20%, THT, radial	Nichicon, UCS2D151MHD
3	1	C1B	Condensador, CER 22 µF, 25 V, X7R, 2220	Kemet, C2220C226K3RAC7800 Kyocera AVX, 22203C226KAZ2A Cal-chip electrònica, GMC55X7R226K25NT
4	1	M1	Transistor, MOSFET de canal N, 650 V, 44 A, HSOF-8	Infineon, IPT60R050G7 Infineon, IPT60R050G7XTMA1
5	1	M2	Transistor, MOSFET de canal N, mode d'esgotament, 500 V, 230 mA, SOT-243AA (SOT-89)	Microxip, DN2450N8-G
6	1	RDG1	Resistència, 0 Ω, 1/16 W, 0402	NIC, NRC04ZOTRF R Ω, MCR01MZPJ000 Vishay, CRCW04020000Z0ED Yageo, RC0402JR-070RL
7	1	U1	IC, controlador de díode ideal pont actiu, DFN-8	DISPOSITIUS ANALÒGICS, LT4322RDDM#PBF
Components addicionals del circuit de la placa de demostració
8	0	C2-2	Condensador, 150 µF, electrolític d'alumini,	Nichicon, UCS2D151MHD
			200 V, 20%, THT, radial
9	1	C4	Condensador, 0.01 µF, X7R, 2000 V, 10%, 2220	Kemet, C2220C103KGRACTU
10	1	C5	Condensador, 0.01 µF, U2J, 250 V, 5%, 1206	Murata, GRM31B7U2E103JW31
11	0	C3	Condensador, opció, 1812
12	1	CG1	Condensador, 0.01 µF, X7R, 16 V, 10%, 0805	Wurth Elektronik, 885012207039
13	1	D1	LED, verd, aigua transparent, 0805	Wurth Elektronik, 150080GS75000
14	0	M1-1	Transistor, MOSFET de canal N, 650 V, 44	Infineon, IPT60R050G7
			A, HSOF-8	Infineon, IPT60R050G7XTMA1
15	0	M2-1	Transistor, MOSFET de canal N, mode d'esgotament, 500 V, 350 mA, TO -252AA (D-PAK)	Microxip, DN2450K4-G
16	0	R1	Resistència, opció, 2010
17	1	R2	Resistència, 270 kΩ, 5%, 3/4W, 2010, AEC-	Panasonic, ERJ-12ZYJ274U
			P200
18	1	R3	Resistència, 0 Ω, 1/8 W, 0805	Yageo, RC0805JR-070RL
19	1	R4	Resistència, 7.5 Ω, 5%, 1/4 W, 1206	Yageo, RC1206JR-077R5L
Maquinari: només per a la placa de demostració
20	4	E1, E2, E3, E4	Punts de prova, torreta, 0.094″ MTG. forat, PCB 0.062″ THK	Mill-Max, 2501-2-00-80-00-00-07-0
21	4	J1,J2,J3,J4	Connectors, presa plàtan, femella , THT, no aïllat, , Swage , 0.218″	Keystone, 575-4
22	1	J5	Connectors, presa DC PWR, femella, 3 termes, 1 port, 2 mm ID, 6.5 mm OD, HORZ, R/A, SMT, 24 V_DC, 5 A	CUI INC., PJ-002AH-SMT-TR
23 24	1 4	LB1 MP5, MP6, MP7, MP8	Especificació de l'etiqueta, número de sèrie de la placa de demostració Separador, niló, enganxat, 0.25 "(6.4 mm)	Brady, THT-96-717-10 Keystone, 8831 Wurth Elektronik, 702931000
25 26	1 0	PCB1 TP1, TP2, TP3, TP4	PCB, DC3117A Punts de prova, 0.044″, 0.275 L x 0.093 W, TH	Proveïdor aprovat, 600-DC3117A Keystone, 1036

Precaució ESD
Dispositiu sensible a ESD (descàrrega electrostàtica). Els dispositius carregats i les plaques de circuits es poden descarregar sense detecció. Tot i que aquest producte inclou circuits de protecció patentats o propietaris, es poden produir danys en dispositius sotmesos a ESD d'alta energia. Per tant, s'han de prendre les precaucions ESD adequades per evitar la degradació del rendiment o la pèrdua de funcionalitat.

Termes i condicions legals

En utilitzar el tauler d'avaluació que es tracta aquí (juntament amb qualsevol eina, documentació dels components o material de suport, el "Tauler d'avaluació"), accepteu estar subjecte als termes i condicions que s'estableixen a continuació ("Acord") tret que hàgiu comprat el Junta d'avaluació, en aquest cas regiran els Termes i condicions estàndard de venda d'Analog Devices. No utilitzeu la Junta d'Avaluació fins que no hàgiu llegit i accepteu l'Acord. El vostre ús de la Junta d'Avaluació significarà la vostra acceptació de l'Acord. Aquest Acord el fa i entre vostè ("Client") i Analog Devices, Inc. (“ADI”), amb el seu principal lloc de negocis a Subjecte als termes i condicions de l'Acord, ADI atorga al Client una llicència gratuïta, limitada, personal, temporal, no exclusiva, no subllicència i intransferible a Utilitzeu la Junta d'Avaluació NOMÉS PER A FINS D'AVALUACIÓ. El client entén i accepta que la Junta d'avaluació es proporciona amb l'únic i exclusiu propòsit esmentat anteriorment, i es compromet a no utilitzar la Junta d'avaluació per a cap altre propòsit. A més, la llicència atorgada està subjecta expressament a les limitacions addicionals següents: el Client no pot (i) llogar, arrendar, mostrar, vendre, transferir, assignar, subllicenciar o distribuir la Junta d'Avaluació; i (ii) permetre que qualsevol tercer accedeixi a la Junta d'Avaluació. Tal com s'utilitza aquí, el terme "tercer" inclou qualsevol entitat que no sigui ADI, el client, els seus empleats, afiliats i consultors interns. El tauler d'avaluació NO es ven al client; ADI reserva tots els drets no concedits expressament aquí, inclosa la propietat de la Junta d'Avaluació. CONFIDENCIALITAT. Aquest Acord i la Junta d'Avaluació es consideraran informació confidencial i propietat d'ADI. El Client no pot revelar ni transferir cap part de la Junta d'Avaluació a cap altra part per cap motiu. Quan s'interrompi l'ús de la Junta d'Avaluació o la terminació d'aquest Acord, el Client es compromet a retornar immediatament la Junta d'Avaluació a ADI. RESTRICCIONS ADICIONALS. El client no pot desmuntar, descompilar o fer enginyeria inversa xips a la Junta d'avaluació. El Client ha d'informar a ADI de qualsevol dany produït o de qualsevol modificació o alteració que realitzi a la Junta d'Avaluació, inclosa, entre d'altres, la soldadura o qualsevol altra activitat que afecti el contingut material de la Junta d'Avaluació. Les modificacions a la Junta d'Avaluació han de complir la legislació aplicable, inclosa, entre d'altres, la Directiva RoHS. TERMINACIÓ. ADI pot rescindir aquest Acord en qualsevol moment prèvia notificació per escrit al Client. El client accepta tornar a ADI la Junta d'Avaluació en aquell moment. LIMITACIÓ DE RESPONSABILITAT. LA JUNTA D'AVALUACIÓ QUE ES PROPORCIONA AQUÍ ES PROPORCIONA "TAL CUAL" I ADI NO FA GARANTIES NI REPRESENTACIONS DE CAP TIPUS EN RESPECTE A ELLA. ADI RENUNCIA ESPECÍFICAMENT A QUALSEVOL REPRESENTACIÓ, APROVACIÓ, GARANTIA O GARANTIA, EXPLÍCITA O IMPLÍCITA, RELACIONADA AMB LA JUNTA D'AVALUACIÓ, INCLOSA, PERÒ NO LIMITADA A, LA GARANTIA IMPLÍCITA DE COMERCIABILITAT, TÍTOL, ADAPTACIÓ PER A INFRACCIÓ PER A L'AVALUACIÓ. DRETS DE PROPIETAT INTEL·LECTUAL. EN CAP CAS ADI I ELS SEUS LICENCIATANTS SERÀ RESPONSABLES DE CAP DANYS INCIDENTALS, ESPECIALS, INDIRECTS O CONSEQUENTS QUE RESULTARÀ DE LA POSSESSIÓ O L'ÚS DEL CLIENT DEL CONSELL D'AVALUACIÓ, INCLOSANT, PERÒ NO LIMITAR-SE, LA PÈRDUA DE BENEFICIS, LA DEMORA DE COSTOS DE LA MANO DE BONA. LA RESPONSABILITAT TOTAL D'ADI PER QUALSEVOL I TOTES CAUSES ES LIMITARÀ A L'IMPORT DE CENT DÒLARS EUA (100.00 $). EXPORTACIÓ. El Client accepta que no exportarà directament o indirectament la Junta d'Avaluació a un altre país i que complirà amb totes les lleis i regulacions federals aplicables dels Estats Units relacionades amb les exportacions. LLEI APPLICABLE. Aquest Acord es regirà i interpretarà d'acord amb les lleis substantives de la Commonwealth de Massachusetts (excepte les normes de conflicte de lleis). Qualsevol acció legal relacionada amb aquest Acord s'escoltarà als tribunals estatals o federals amb jurisdicció al Comtat de Suffolk, Massachusetts, i el Client es sotmet a la jurisdicció personal i al lloc d'aquests tribunals.

©2023 Analog Devices, Inc. Tots els drets reservats. Les marques comercials i les marques registrades són propietat dels seus respectius propietaris.
One Analog Way, Wilmington, MA 01887-2356, EUA

Documents/Recursos

Analog Devices LT4322 Floating High Voltage Controlador rectificador actiu [pdfGuia de l'usuari
DC3117A, LT4322 Floating High Voltage Controlador rectificador actiu, flotant alt voltage Controlador rectificador actiu, alt voltage Controlador rectificador actiu, controlador rectificador actiu, controlador rectificador, controlador

Referències

Manual d'usuari

CARACTERÍSTIQUES

CONTINGUT DEL KIT D'AVALUACIÓ

DOCUMENTS NECESSARIS

EQUIPAMENT NECESSARI

DESCRIPCIÓ GENERAL