Analog Devices LT4322 浮动高电压tage 有源整流控制器
特征
- 功能齐全的评估板 LT4322
- 高音量tage 半波整流
- 交流二极管更换
评估套件内容
- DC3117A 评估板
所需文件
- LT4322 数据表
所需设备
- 交流电源
- 电压表
- 恒流或阻性负载
- 示波器
一般描述
演示电路 3117A 具有浮动、高电压tag有源整流控制器 LT4322，适用于需要高电压的应用tag线路整流，直流输出高达 170V。虽然选择的组件是为了优化 60Hz 下的性能，但 LT4322 能够以高达 100kHz 的频率工作。
LT4322 驱动 N 沟道 MOSFET 以执行半波整流，其功能类似于二极管，但功耗低得多。这种拓扑结构缓解了热限制并增加了可用输出容量tage.与 P 沟道拓扑相比，N 沟道拓扑具有多种优势，包括更低的 RDS(ON)、更小的占位面积、更低的成本以及更广泛的 MOSFET 选择。
只需几个基本组件即可将 LT4322 作为半波整流器运行：单个 N 沟道 MOSFET (M1)、存储电容器 (C1B)、交流平滑电容器 (C2)、栅极电容器 (CG1) ，以及在峰峰值输入量的应用中tage 超过 60V，N 沟道耗尽型 MOSFET (M2)。
设计 file该电路板的信息可从以下网址获取： http://www.analog.com.
DC3117A 评估板照片
- 图 1. DC3117A 评估板照片
性能总结
除非另有说明，否则技术指标是在 TA = 25°C 时得出的。
表 1. 性能摘要1
| 范围 | 测试条件/注释 | 分钟 | 类型 | 最大限度 | 单元 |
| 交流输入电压tage | 安装短路电阻 R1 无短路电阻R1 |
7 | 20 | 交流电压(有效值) | |
| 7 | 120 | 140 | 交流电压(有效值) | ||
| 输出量tage | 安装短路电阻 R1 无短路电阻R1 |
9.5 | 60 | V | |
| 9.5 | 170 | 200 | V | ||
| 输出电流
|
已安装 C2，阻性负载 带附加 C2，电阻负载 |
1.2 |
武器 | ||
|
5 |
武器 | ||||
使用零件列表中的默认组件生成。
快速启动程序
警告！ 高音量tag测试只能由合格的人员进行。作为安全预防措施，高电压期间至少应有两人在场tage 测试。板的底部有裸露的导体，任何存在的香蕉插头都会从板的底部突出。底层表面应不导电，并且没有任何电线、焊料和其他导电碎片。
DC3117A操作的简单演示如下：
- 将交流电源连接到输入和 GND，如图所示 图 2。确保输出音量tag电源电压在输入电压范围内tagDC3117A的e范围，如图所示 表 1。确认在超过 1VAC(RMS) 之前已移除短路电阻 R20。使用桶形千斤顶 (J24) 时，请注意不要超过 5V 或 5A。在所有有效电流/体积中使用转塔（E1 至 E4）和香蕉插孔（J1 至 J4）tage 范围。
图 2. 测量设备设置
- 在输出和 GND 之间连接负载和电压表，如图所示 图 2。将负载电流调低至零。将电压表置于直流电压测量模式。
- 提高交流输入电源电压tage 到所需的水平。检查输出音量tage 用电压表。对于输入电源为 120VAC 线路电压的情况tage，电压表读数约为 170VDC。
- 将负载电流提高至所需水平。确保负载电流在最大负载电流范围内，如表 1 所示。安装的 150μF 输出平滑电容器 (UCS2D151MHD C2) 纹波电流额定值在 1.2°C 时允许负载高达 25ARMS。连接额外的 C2 或选择比 UCS2D151MHD 具有更高纹波电流额定值的电容器，以实现高达 5ARMS 的更大负载。
董事会说明
超过VIEW
DC3117A 具有 LT4322 控制 N 沟道 MOSFET，以提供高效、紧凑且低功耗的file 半波整流解决方案。我们对电路板布局进行了仔细的关注，以在较大的铜平面之间提供至少 104 亿（2.6 毫米）的间隙，并在组件和走线之间提供尽可能大的间隙，以确保 DC3117A 在最大电压下运行tage 所选组件。
DC3117A 是 2 层板，每层有 2 盎司铜。电源路径中的铜可以连续承载 20A 电流，具体取决于环境条件。此外，电源路径中的所有铜平面都尽可能在底部铜层上加倍。然而，对于默认组件，负载电流被 C1.2 的纹波电流额定值限制为 2ARMS。
将C2替换为2.2mF电容后，在环境温度5℃时负载电流可提高至25ARMS。在 5ARMS 负载下，IPT60R050G7 的封装温度达到 95°C。
为了便于评估，为 LT4322 引脚提供了探测点。
下面简单介绍一下DC3117A的主要部件。
U1 – 二极管控制器
U1 是采用 4322 引脚、8mm x 3mm 侧面可润湿 DFN 封装的 LT3。如需了解更多详细信息，请参阅 LT4322 数据手册了解其操作。
M1 – 理想二极管 MOSFET
M1 是采用 HSOF 封装的英飞凌 N 沟道 MOSFET IPT60R050G7。因其 600V 漏源击穿电压而被选中tage、±20V VGS(MAX) 和 43mΩ 漏极至源极导通电阻（10V VGS 时）。 M1 的 ±20V VGS(max) 与 LT12 栅极驱动器的 4322V 限制兼容。当输入和输出分别为-170V和+170V时（峰值交流线路电压tage)、M1的漏源电压tage 为 340V。这明显低于 M1 的 600V 漏源击穿电压tage 规范。
M2 – 耗尽型 MOSFET
M2 是 Microchip N 沟道耗尽型 MOSFET DN2450K4，采用 TO-243AA (SOT-89) 封装。因其 500V 漏源击穿电压而被选中tage 和 700mA IDSS。当输入为−170V、输出为170V时，M2的漏源电压tage 接近 340V，安全低于其 500V 击穿规格。 700mA IDSS 允许 LT50 VDDC 引脚提供所需的 100mA 至 4322mA 峰值电流，同时刷新其 VDDA 存储电容器。
C1 和 C1B – VDDA 储能电容器
由于其强劲的音量tage 系数，多层陶瓷电容器的实际值通常明显小于所规定的值，尤其是在 vol 时tages 接近电容器的最大容量tage 评级。此外，卷tage系数是电容器物理尺寸的函数。 C2220B 选用 25、1V 额定陶瓷电容器，以在 22V 工作电压下实现 12μF 的真实值tage 用于此 60Hz 应用。
或者，对于 60Hz 应用，用户可以在 C1 中填充一个 0.1μF 陶瓷电容器，并在 LT22 的 VDDA 引脚和输入走线之间焊接一个 4322μF 铝电解电容器，而不是填充 C1B。对于输入频率 ≥ 200Hz，用户可以不填充 C1B，而仅填充 C1。
CG1——栅极电容器
LT4322 通过外部功率 MOSFET 栅极和源极之间的 10nF 电容进行最佳补偿。 CG1的必要性取决于M1的选择及其固有的CISS值。对于 IPT60R050G7，CG1 填充有 10nF 电容器，以提高正向调节的稳定性。如需了解更多详细信息，请参阅 LT4322 数据手册的栅极电容器选择部分。
C2、C2-2 – 输出电容器
输出电容器 C2 和 C2-2 在大部分交流周期内提供输出负载电流。如需了解更多详细信息，请参阅 LT4322 数据表的输出电容器 COUT 选择，了解如何选择作为输出负载电流、交流周期和最大允许输出电压函数的电容值tage 下垂。 图 3 显示输出量tag当 C170 = 72μF 时，对于 1.2ARMS 电阻负载和 16.7ms 周期 (60Hz)，电压从 2V 下降至 150V。
图 3. 1.2ARMS 电阻负载下的典型性能
用户还必须确保电容器中的 RMS 电流不超过最大纹波电流额定值，以免影响电容器的使用寿命。电解电容器的纹波电流额定值是 RMS 电流、频率和环境温度的函数。请咨询制造商的规格，并确保所选设备适合在应用所需的频率、温度和负载电流条件下运行。
可选元件焊盘
一些组件（M1、M2、C2 和 C3）配有额外的未填充焊盘，以尝试不同的值和尺寸或其他电路 LT4322 数据表。其中一些额外的焊盘位于电路板的背面。
M1 的两个外层均具有通用 MOSFET 封装，可容纳功率 SO8、DPAK、D2PAK、HSOF 和 LFPAK 封装。用户可以同时填充顶部和底部 M1 封装，以并联连接两个功率 MOSFET，从而将 MOSFET 总功率损耗降低两倍。 M2 背面有 DPAK 封装的封装。
虽然电路板上的输出电压上装有单个铝电解电容器 C2，但tage 默认情况下，输出端有另一个铝电解电容器 C2-2 和多层陶瓷电容器 C3 的封装。这允许用户尝试总输出电容和 ESR 与各种输出电流负载的各种组合。
提供组件 R3、R4、C4 和 C5 以方便可选的缓冲网络。尽管它们是默认填充的，但在大多数应用程序中它们是不必要的。如需了解更多详细信息，请参阅 LT4322 数据表的输入缓冲器部分。
音量TAGE、电流、频率修改
对于更高的音量tage 操作，参见 表 2 并确保规定的组分达到或超过最小体积tage 对所需输入/输出量的要求tages.由于半波拓扑，请注意组件 M1 和 M2 必须能够承受整个峰峰值电压tage 输入电源。
要修改电路板以获得更高的电流，请按此顺序尝试以下操作，同时仍然确保所有电路板组件满足或超过中列出的最低要求 表 2：
- 提高C2值和纹波电流容量
- 选择 RDS(ON) 值较低的 M1 替代品
- 使用背面 MOSFET 封装添加第二个并联匹配 FET
对于使用低于 20VRMS 的交流输入电源的应用，可以安装 R1 以将 M2 与电路短路。对于较高频率的交流输入，即使安装值有效，最好还是选择较低的 C1 值。对于低于 60Hz 的频率，必须增加 C1。如需了解更多详细信息，请参阅 LT4322 数据手册的 VDDA 电容器选择部分。
表 2. 卷tag要求
| 零件参考 | 最小音量tag要求 |
| C1、C1B、CG1 | 16伏 |
| C2、C3、C4、C5 | VIN(PEAK) 或所需 VOUT(MAXDC) |
| M1，M2 | BVDSS ≥ VIN（峰-峰） |
评估板原理图
图 4. DC3117A 原理图
订购信息
材料清单
表 3. DC3117A 物料清单
| 物品 | 数量 | 参考代号 | 部件描述 | 制造商零件编号 |
| 所需的电路元件 | ||||
| 1 | 1 | C1 | 电容器，22 µF，X7R，25 V，10%，1210 | AVX，12103C226KAT2A 基美特，GRM32ER71E226KE15L 村田，CL32B226KAJNNNE 三星，CL32226KAJNNNE |
| 2 | 1 | C2 | 电容器，150 µF，铝电解，200 V，20%，THT，径向 | 尼吉康，UCS2D151MHD |
| 3 | 1 | C1B | 电容器，CER 22 µF，25 V，X7R，2220 | 基美特，C2220C226K3RAC7800 京瓷AVX，22203C226KAZ2A 加州芯片电子公司， GMC55X7R226K25NT |
| 4 | 1 | M1 | 晶体管，N 沟道 MOSFET，650 V，44 A，HSOF-8 | 英飞凌，IPT60R050G7 英飞凌，IPT60R050G7XTMA1 |
| 5 | 1 | M2 | 晶体管，N 沟道 MOSFET，耗尽型，500 V，230 mA，SOT-243AA (SOT-89) | 微芯片，DN2450N8-G |
| 6 | 1 | RDG1 | 电阻器，0 Ω，1/16 W，0402 | 网卡，NRC04ZOTRF RΩ，MCR01MZPJ000 威世，CRCW04020000Z0ED 国巨，RC0402JR-070RL |
| 7 | 1 | U1 | IC，有源桥理想二极管控制器，DFN-8 | 模拟设备， LT4322RDDM#PBF |
| 附加演示板电路元件 | ||||
| 8 | 0 | C2-2 | 电容器，150 µF，铝电解， | 尼吉康，UCS2D151MHD |
| 200 V，20%，THT，径向 | ||||
| 9 | 1 | C4 | 电容器，0.01 µF，X7R，2000 V，10%，2220 | 基美特，C2220C103KGRACTU |
| 10 | 1 | C5 | 电容器，0.01 µF，U2J，250 V，5%，1206 | Murata, GRM31B7U2E103JW31 |
| 11 | 0 | C3 | 电容器，选项，1812 | |
| 12 | 1 | CG1 | 电容器，0.01 µF，X7R，16 V，10%，0805 | 伍尔特电子，885012207039 |
| 13 | 1 | D1 | LED，绿色，透明，0805 | 伍尔特电子，150080GS75000 |
| 14 | 0 | M1-1 | 晶体管，N 沟道 MOSFET，650 V，44 | 英飞凌，IPT60R050G7 |
| A、HSOF-8 | 英飞凌，IPT60R050G7XTMA1 | |||
| 15 | 0 | M2-1 | 晶体管，N 沟道 MOSFET，耗尽型，500 V，350 mA，TO -252AA (D- PAK) | 微芯片，DN2450K4-G |
| 16 | 0 | R1 | 电阻器，选项，2010 | |
| 17 | 1 | R2 | 电阻器，270 kΩ，5%，3/4W，2010，AEC- | 松下，ERJ-12ZYJ274U |
| 问题 200 | ||||
| 18 | 1 | R3 | 电阻器，0 Ω，1/8 W，0805 | 国巨，RC0805JR-070RL |
| 19 | 1 | R4 | 电阻器，7.5Ω，5%，1/4W，1206 | 国巨，RC1206JR-077R5L |
| 硬件：仅适用于演示板 | ||||
| 20 | 4 | E1、E2、E3、E4 | 测试点，炮塔，0.094" MTG。孔，PCB 0.062" THK | Mill-Max, 2501-2-00-80-00-00-07-0 |
| 21 | 4 | J1、J2、J3、J4 | 连接器，香蕉插孔，母头，THT，非绝缘，，模压，0.218" | 基斯通，575-4 |
| 22 | 1 | J5 | 连接器，DC PWR 插孔，母头，3 端子，1 端口，2 mm 内径，6.5 mm 外径，HORZ，R/A，SMT，24 VDC5 A | 崔公司，PJ-002AH-SMT-TR |
| 23 24 |
1 4 |
LB1 MP5、MP6、MP7、MP8 |
标签规格、演示板序列号 支座，尼龙，卡扣式，0.25 英寸（6.4 毫米） |
布雷迪，THT-96-717-10 基石，8831 伍尔特电子，702931000 |
| 25 26 |
1 0 |
印刷电路板 TP1、TP2、TP3、TP4 |
印刷电路板，DC3117A 测试点，0.044英寸，0.275长x 0.093宽，TH |
认可供应商，600-DC3117A 基石，1036 |
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Analog Devices LT4322 浮动高电压tage 有源整流控制器 [pdf] 用户指南 DC3117A、LT4322 浮动高电压tage 有源整流控制器，浮动高电压tage 有源整流器控制器，高电压tage 有源整流控制器、有源整流控制器、整流控制器、控制器 |
