Analog Devices LT4322 Flottante ad alto volumetage Guida per l'utente del controller Active Rectifier

Il circuito dimostrativo 3117A presenta il circuito flottante ad alto volumetagIl controller raddrizzatore attivo LT4322, adatto per applicazioni che richiedono un volume elevatotagRaddrizzamento di linea con uscite DC fino a 170V. Sebbene i componenti siano stati scelti per ottimizzare le prestazioni a 60 Hz, l'LT4322 è in grado di funzionare fino a 100 kHz.

L'LT4322 pilota un MOSFET a canale N per eseguire la rettifica a semionda funzionalmente come un diodo ma con una dissipazione di potenza molto inferiore. Questa topologia allenta i vincoli termici e aumenta il volume di uscita utilizzabiletage. Una topologia a canale N presenta molteplici vantaggi rispetto a una topologia a canale P, tra cui un RDS(ON) inferiore, un ingombro ridotto, costi inferiori e una selezione più ampia di MOSFET.

Per far funzionare l'LT4322 come raddrizzatore a semionda sono necessari solo pochi componenti essenziali: un singolo MOSFET a canale N (M1), un condensatore di riserva (C1B), un condensatore di livellamento CA (C2), un condensatore di gate (CG1) e nelle applicazioni in cui il volume di ingresso picco-piccotage supera 60 V, un MOSFET in modalità di esaurimento a canale N (M2).

Progetto fileI prodotti per questo circuito sono disponibili all'indirizzo: http://www.analog.com.

DC3117A FOTOGRAFIA DELLA SCHEDA DI VALUTAZIONE

Figura 1. Fotografia della scheda di valutazione DC3117A

RIEPILOGO PRESTAZIONI

Le specifiche si riferiscono a TA = 25°C, salvo diversa indicazione.

Tabella 1. Riepilogo delle prestazioni1

Parametro	Condizioni/Commenti del test	Minimo	Tipo	Massimo	Unità
Ingresso CA Voltage	Resistore di cortocircuito R1 installato Nessuna resistenza di cortocircuito R1	7		20	VCA(RMS)
Ingresso CA Voltage		7	120	140	VCA(RMS)
Volume di uscitatage	Resistore di cortocircuito R1 installato Nessuna resistenza di cortocircuito R1	9.5		60	V
Volume di uscitatage		9.5	170	200	V
Corrente di uscita	Con C2 installato, carico resistivo Con C2 aggiuntivo, carico resistivo	1.2			BRACCIA
Corrente di uscita		5			BRACCIA

Generato utilizzando componenti predefiniti dall'elenco delle parti.

PROCEDURA DI AVVIO RAPIDO

AVVERTIMENTO! Alto volumetagIl test deve essere eseguito solo da personale qualificato. Come precauzione di sicurezza, almeno due persone dovrebbero essere presenti durante il volume altotage test. Ci sono conduttori esposti sul fondo della scheda ed eventuali connettori a banana presenti sporgeranno dal fondo della scheda. La superficie sottostante deve essere non conduttiva e priva di fili, saldature e altri detriti conduttivi.

Una semplice dimostrazione del funzionamento del DC3117A è la seguente:

Collegare un alimentatore CA all'ingresso e GND, come mostrato in Figura 2. Assicurati che l'output voltage della fornitura rientra nel volume di ingressotagLa gamma del DC3117A, come mostrato in Tabella 1. Verificare che il resistore di cortocircuito R1 sia stato rimosso prima di superare i 20 V CA (RMS). Fare attenzione a non superare i 24 V o 5 A quando si utilizza il jack a cilindro (J5). Utilizzare le torrette (da E1 a E4) e i jack a banana (da J1 a J4) in tutte le correnti/vol validetage intervalli.
Figura 2. Configurazione dell'apparecchiatura di misurazione
Collegare un carico e un voltmetro tra l'uscita e GND, come mostrato in Figura 2. Abbassare la corrente di carico a zero. Mettere il voltmetro in modalità di misurazione della tensione CC.

Aumentare il volume dell'alimentazione in ingresso CAtage al livello desiderato. Controllare il volume in uscitatage con il voltmetro. Per i casi in cui l'alimentazione in ingresso è una linea da 120 V CA voltage, il voltmetro legge ~170 V CC.
Aumentare la corrente di carico al livello desiderato. Assicurarsi che la corrente di carico rientri nella corrente di carico massima, come mostrato nella Tabella 1. Il valore nominale di corrente di ondulazione del condensatore di livellamento di uscita da 150 µF installato (UCS2D151MHD C2) consente un carico fino a 1.2 ARMS a 25°C. Collega un C2 aggiuntivo o scegli un condensatore con una corrente di ripple più elevata rispetto all'UCS2D151MHD per carichi maggiori, fino a 5ARMS.

DESCRIZIONE DELLA SCHEDA

SOPRAVIEW

DC3117A presenta un LT4322 controllando un MOSFET a canale N per fornire un dispositivo altamente efficiente, compatto e a bassa prestazionefile soluzione per il raddrizzamento a semionda. È stata prestata particolare attenzione al layout della scheda per fornire almeno 104mil (2.6 mm) di spazio tra i piani di rame più grandi e quanto più spazio possibile tra componenti e tracce per garantire il funzionamento del DC3117A fino al volume massimotage dei componenti scelti.

DC3117A è una scheda a 2 strati con 2 once di rame su ogni strato. Il rame nel percorso di alimentazione può trasportare 20 A in modo continuo, a seconda delle condizioni ambientali. Inoltre, tutti i piani di rame nel percorso di alimentazione sono raddoppiati, ove possibile, sullo strato di rame inferiore. Con i componenti predefiniti, tuttavia, la corrente di carico è limitata a 1.2ARMS dalla corrente di ripple nominale di C2.

Dopo aver sostituito C2 con un condensatore da 2.2 mF, la corrente di carico può essere aumentata a 5ARMS a una temperatura ambiente di 25°C. Con un carico di 5ARMS la temperatura del package dell'IPT60R050G7 raggiunge i 95°C.

Per facilitare la valutazione sono stati forniti punti sonda per i pin LT4322.

Quella che segue è una breve descrizione dei componenti principali del DC3117A.

U1 – IL CONTROLLORE A DIODO

U1 è l'LT4322 in un package DFN bagnabile lateralmente da 8 mm x 3 mm a 3 pin. Per maggiori dettagli fare riferimento alla scheda tecnica dell'LT4322 sul suo funzionamento.

M1 – MOSFET A DIODO IDEALE

M1 è il MOSFET a canale N Infineon IPT60R050G7 in un package HSOF. È stato selezionato per il suo guasto drain-to-source a 600 V voltage, ±20 V VGS (MAX) e resistenza allo stato attivo da drain a source di 43 mΩ (a 10 V VGS). Il ±1 V VGS(max) di M20 è compatibile con il limite di 12 V sul gate drive dell'LT4322. Quando l'ingresso e l'uscita sono rispettivamente a -170 V e +170 V (picco linea CA voltage), il drain-to-source vol di M1tage è a 340 V. Questo è comodamente al di sotto del volume di rottura drain-to-source di 1 V di M600tage specifica.

M2 – MOSFET IN MODALITÀ DI ESAURIMENTO

M2 è il MOSFET in modalità depletion a canale N di Microchip DN2450K4 in un package TO-243AA (SOT-89). È stato selezionato per il suo guasto drain-to-source a 500 V voltagee 700mA IDSS. Quando l'ingresso è a −170 V e l'uscita è a 170 V, il volume drain-to-source di M2tage è vicino a 340 V, ben al di sotto della specifica di guasto di 500 V. L'IDSS da 700 mA consente la corrente di picco da 50 mA a 100 mA richiesta dal pin VDC LT4322 aggiornando al tempo stesso il condensatore del serbatoio VDDA.

C1 E C1B – CONDENSATORI DEL SERBATOIO VDDA

A causa del loro forte voltage, il valore effettivo dei condensatori ceramici multistrato è spesso significativamente inferiore a quanto dichiarato, soprattutto a voltagè vicino al volume massimo del condensatoretage valutazione. Inoltre, il voltagIl coefficiente è una funzione della dimensione fisica del condensatore. Viene scelto un condensatore ceramico da 2220, 25 V per C1B per ottenere un valore reale di 22 µF al volume operativo di 12 Vtage per questa applicazione a 60 Hz.

In alternativa, per le applicazioni a 60 Hz, gli utenti possono popolare C1 con un condensatore ceramico da 0.1 µF e saldare un condensatore elettrolitico in alluminio da 22 µF tra il pin VDDA dell'LT4322 e la traccia di ingresso invece di popolare C1B. Per frequenze di ingresso ≥ 200 Hz, gli utenti possono lasciare C1B non compilato e popolare solo C1.

CG1 – CONDENSATORE DI GATE

L'LT4322 è compensato in modo ottimale con una capacità di 10 nF tra il gate e la sorgente del MOSFET di potenza esterno. La necessità di CG1 dipende dalla scelta di M1 e dal suo valore CISS intrinseco. Nel caso dell'IPT60R050G7, CG1 è popolato con un condensatore da 10nF per migliorare la stabilità nella regolazione diretta. Per maggiori dettagli, fare riferimento alla sezione Selezione del condensatore di gate della scheda tecnica dell'LT4322.

C2, C2-2 – CONDENSATORE DI USCITA

I condensatori di uscita C2 e C2-2 forniscono la corrente di carico in uscita per la maggior parte del periodo CA. Per maggiori dettagli, fare riferimento a Selezione condensatore di uscita COUT della scheda tecnica LT4322 sulla selezione del valore di capacità in funzione della corrente di carico di uscita, del periodo CA e del volume di uscita massimo consentitotage abbassarsi. Figura 3 mostra il volume in uscitatagCaduta da 170 V a 72 V per un carico resistivo di 1.2 ARMS e un periodo di 16.7 ms (60 Hz) quando C2 = 150 µF.

Figura 3. Prestazioni tipiche con carico resistivo di 1.2 ARMS

Gli utenti devono inoltre garantire che la corrente RMS nel condensatore non superi la corrente di ripple massima nominale in modo che la durata del condensatore non venga compromessa. La corrente di ondulazione nominale di un condensatore elettrolitico è una funzione della corrente RMS, della frequenza e della temperatura ambiente. Consultare le specifiche del produttore e assicurarsi che il dispositivo selezionato sia adatto a funzionare entro le condizioni di frequenza, temperatura e corrente di carico richieste dall'applicazione.

COMPONENTI FACOLTATIVI

Alcuni componenti (M1, M2, C2 e C3) sono dotati di cuscinetti extra non imbottiti per provare valori e dimensioni diversi o altri circuiti dal LT4322 scheda dati. Alcuni di questi pad extra si trovano sul retro della tavola.

M1 ha un ingombro MOSFET universale su entrambi gli strati esterni per ospitare pacchetti power-SO8, DPAK, D2PAK, HSOF e LFPAK. Gli utenti possono popolare contemporaneamente le impronte superiore e inferiore dell'M1 per collegare due MOSFET di potenza in parallelo, riducendo così la perdita di potenza totale del MOSFET di un fattore due. M2 ha un'impronta sul retro per il pacchetto DPAK.

Mentre la scheda è popolata con un singolo condensatore elettrolitico in alluminio C2 sull'uscita voltagPer impostazione predefinita, sull'uscita sono presenti le impronte per un altro condensatore elettrolitico in alluminio C2-2 e un condensatore ceramico multistrato C3. Ciò consente agli utenti di provare varie combinazioni di capacità di uscita totale e ESR con vari carichi di corrente di uscita.

I componenti R3, R4, C4 e C5 vengono forniti per facilitare le reti di snubbing opzionali. Sebbene siano popolati per impostazione predefinita, non sono necessari nella maggior parte delle applicazioni. Per maggiori dettagli, fare riferimento alla sezione Snubber di ingresso della scheda tecnica LT4322.

VOLTAGE, MODIFICHE DI CORRENTE, FREQUENZA

Per voltage operazione, vedi Tabella 2 e garantire che i componenti indicati soddisfino o superino il volume minimotagIl requisito per il volume di input/output desideratotages. A causa della topologia a semionda, tenere presente che i componenti M1 e M2 devono essere in grado di sopportare l'intero volume picco-piccotage della fornitura in ingresso.

Per modificare la scheda per una corrente più elevata, provare quanto segue in questo ordine, assicurandosi comunque che tutti i componenti della scheda soddisfino o superino i requisiti minimi delineati in Tabella 2:

Aumentare il valore C2 e la capacità di corrente di ondulazione
Selezionare una sostituzione M1 con un valore RDS(ON) inferiore
Aggiungi un secondo FET corrispondente in parallelo utilizzando l'impronta del MOSFET sul retro

Per le applicazioni che utilizzano un'alimentazione in ingresso CA inferiore a 20 VRMS, è possibile installare R1 per cortocircuitare M2 dal circuito. Per l'ingresso CA a frequenza più elevata, è ottimale scegliere un valore C1 inferiore anche se il valore installato funziona. Per frequenze inferiori a 60Hz, C1 deve essere aumentato. Per maggiori dettagli, fare riferimento alla sezione Selezione del condensatore VDDA della scheda tecnica LT4322.

Tabella 2. Voltage Requisiti

Riferimento parte	Volume minimotage Requisiti
C1, C1B, CG1	16V
C2, C3, C4, C5	VIN(PEAK) o VOUT desiderato(MAXDC)
La M1, la M2	BVDSS ≥ VIN(PICCO-PICCO)

SCHEMA DELLA SCHEDA DI VALUTAZIONE

Figura 4. Diagramma schematico del DC3117A

INFORMAZIONI PER L'ORDINE

DISTINTA DEI MATERIALI

Tabella 3. Distinta materiali DC3117A

Articolo	Quantità	Designatore di riferimento	Descrizione della parte	Codice articolo del costruttore
Componenti del circuito richiesti
1	1	C1	Condensatore, 22 µF, X7R, 25 V, 10%, 1210	AVX, 12103C226KAT2A Kemet, GRM32ER71E226KE15L Murata, CL32B226KAJNNNE Samsung, CL32226KAJNNNE
2	1	C2	Condensatore, 150 µF, Elettrolitico in alluminio, 200 V, 20%, THT, Radiale	Nichicon, UCS2D151MHD
3	1	C1B	Condensatore, CER 22 µF, 25 V, X7R, 2220	Kemet, C2220C226K3RAC7800 Kyocera AVX, 22203C226KAZ2A Elettronica Cal-chip, GMC55X7R226K25NT
4	1	M1	Transistor, MOSFET a canale N, 650 V, 44 A, HSOF-8	Infineon, IPT60R050G7 Infineon, IPT60R050G7XTMA1
5	1	M2	Transistor, MOSFET a canale N, modalità di esaurimento, 500 V, 230 mA, SOT-243AA (SOT-89)	Microchip, DN2450N8-G
6	1	RDG1	Resistore, 0 Ω, 1/16 W, 0402	NIC, NRC04ZOTRF RΩ, MCR01MZPJ000 Vishay, CRCW04020000Z0ED Yageo, RC0402JR-070RL
7	1	U1	IC, controller a diodi ideali a ponte attivo, DFN-8	DISPOSITIVI ANALOGICI, LT4322RDDM#PBF
Componenti aggiuntivi del circuito della scheda demo
8	0	C2-2	Condensatore, 150 µF, elettrolitico in alluminio,	Nichicon, UCS2D151MHD
			200 V, 20%, THT, Radiale
9	1	C4	Condensatore, 0.01 µF, X7R, 2000 V, 10%, 2220	Kemet, C2220C103KGRACTU
10	1	C5	Condensatore, 0.01 µF, U2J, 250 V, 5%, 1206	Murata, GRM31B7U2E103JW31
11	0	C3	Condensatore, opzione, 1812
12	1	CG1	Condensatore, 0.01 µF, X7R, 16 V, 10%, 0805	Wurth Elettronica, 885012207039
13	1	D1	LED, verde, trasparente, 0805	Wurth Elettronica, 150080GS75000
14	0	M1-1	Transistor, MOSFET a canale N, 650 V, 44	Infineon, IPT60R050G7
			A, HSOF-8	Infineon, IPT60R050G7XTMA1
15	0	M2-1	Transistor, MOSFET a canale N, modalità di esaurimento, 500 V, 350 mA, TO -252AA (D-PAK)	Microchip, DN2450K4-G
16	0	R1	Resistore, opzione, 2010
17	1	R2	Resistore, 270 kΩ, 5%, 3/4W, 2010, AEC-	Panasonic, ERJ-12ZYJ274U
			Q200
18	1	R3	Resistore, 0 Ω, 1/8 W, 0805	Yageo, RC0805JR-070RL
19	1	R4	Resistore, 7.5 Ω, 5%, 1/4 W, 1206	Yageo, RC1206JR-077R5L
Hardware: solo per scheda demo
20	4	E1, E2, E3, E4	Punti di prova, torretta, 0.094″ MTG. foro, PCB 0.062″ THK	Mill-Max, 2501-2-00-80-00-00-07-0
21	4	J1, J2, J3, J4	Connettori, jack a banana, femmina, THT, non isolati,, a pressare, 0.218″	Chiave di volta, 575-4
22	1	J5	Connettori, Jack DC PWR, Femmina, 3 Termini, 1 Porta, ID 2 mm, DE 6.5 mm, HORZ, R/A, SMT, 24 V_DC, 5 A	CUI INC., PJ-002AH-SMT-TR
23 24	1 4	Modello LB1 MP5, MP6, MP7, MP8	Specifiche dell'etichetta, numero di serie della scheda demo Distanziatore, nylon, a scatto, 0.25" (6.4 mm)	Brady, THT-96-717-10 Chiave di volta, 8831 Wurth Elettronica, 702931000
25 26	1 0	PCB1 TP1, TP2, TP3, TP4	Circuito stampato, DC3117A Punti di prova, 0.044", 0.275 L x 0.093 W, TH	Fornitore approvato, 600-DC3117A Chiave di volta, 1036

Attenzione ESD
Dispositivo sensibile alle scariche elettrostatiche. I dispositivi e le schede di circuito caricati possono scaricarsi senza essere rilevati. Sebbene questo prodotto sia dotato di circuiti di protezione brevettati o proprietari, potrebbero verificarsi danni sui dispositivi sottoposti a ESD ad alta energia. Pertanto, è necessario adottare le dovute precauzioni ESD per evitare il degrado delle prestazioni o la perdita di funzionalità.

Termini e condizioni legali

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Documenti / Risorse

Analog Devices LT4322 Flottante ad alto volumetage Controller raddrizzatore attivo [pdf] Guida utente
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Riferimenti

Manuale d'uso

CARATTERISTICHE

CONTENUTO DEL KIT DI VALUTAZIONE

DOCUMENTI NECESSARI

ATTREZZATURA NECESSARIA

DESCRIZIONE GENERALE