副边同步后置稳压器为多输出隔离电源提供精密调节和高效率

许多电信、服务器和其他应用都需要具有多个输出电压的隔离电源，但保持对所有输出电压的严格调节可能是电源设计人员头疼的问题。传统上，每个辅助输出都使用线性稳压器，但线性稳压器的效率可能非常低，因此将其使用限制在低输出电流应用中。线性稳压器的一种替代方法是使用降压转换器作为后置稳压器。这种方法可以产生更好的效率，但如果后置稳压器级联主输出，电源需要更大的输出电感和电容;或者，如果使用多个次级绕组，则需要在后置稳压器之前增加一个整流器、电感器和电容器。额外的功率转换级和元件增加了传导损耗。另一种选择是使用磁性放大器后置稳压器。磁性放大器后置稳压器的效率可能很高，特别是对于低电流或中电流应用，但在高电流应用中通常较低。此外，其复杂的组装和轻负载下的调节不良使其不是一个完美的解决方案。更好的替代方案是采用新型 LT3710 的后置稳压器设计。

LT3710 控制器为多输出隔离式电源应用带来了简单性、高效率和精准的调节。LT®3710 是一款特殊的同步降压型开关稳压控制器，具有双通道 N 沟道 MOSFET 驱动器。它用作高效次级侧同步后置稳压控制器，直接从整流变压器次级绕组电压产生严格稳压的辅助输出。该方案使主输出级的电感和输出电容尺寸最小化。LT®3710 是一款恒定频率电压模式控制器，具有可编程电流限制保护和高达 500KHz 的开关频率。通过前沿调制，它与使用电流模式控制或电压模式控制的主输出控制环路配合良好。

LT3710 后置稳压器操作

LT3710 的基本功能模块包括一个用于反馈调节的电压放大器、一个同步于次级侧开关脉冲的斜坡发生器、一个具有前沿调制功能的 PWM 比较器、一个限流放大器和高速 MOSFET 驱动器。

图1示出了简化的LT3710应用电路和关键波形。主输出功率级是正激转换器。LT3710 调节辅助输出 V输出2.LT3710 电路看起来像一个同步降压型转换器，不同之处在于输入是从电源变压器次级绕组整流的脉冲电压。

图1.简化的应用原理图和关键波形

在正常工作时，开关周期从 t 开始0、整流变压器二次电压V的下降沿1.触发内部斜坡以启动新的 PWM 开关周期，关闭顶部 MOSFET Q1（控制开关）并打开底部 MOSFET Q2（同步开关）。从 t0到 T1、主变频器（QP），LT3710 电路 （Q1） 处于“关断”状态。在 t1、整流变压器二次电压V1走高。期间（t1到 T2），主转换器的控制开关处于“导通”状态，但 LT3710 电路的控制开关仍保持“关断”。初级开关电流IP等于反射的主输出电感电流，IL1/N，其中 N 是变压器初级匝数与次级匝数比。从 t0到 T2、开关节点电压V2保持接近零，辅助电感电流IL流入 C输出2和跨 V 的负载输出2.此状态一直持续到PWM斜坡信号与电压误差放大器输出V相交奥特，在 t2.顶部 MOSFET Q1 导通，底部 MOSFET Q2 关断。开关节点电压V2被上拉至与V相同的电压1并为辅助电感器充电。期间 t2到 T3，主转换器和 LT3710 电路的控制开关均处于“导通”状态。初级开关电流IP是反射的主输出电感电流和辅助输出电感电流（IL1+ 我L）/N 在此阶段。此状态在 t 处结束3、当整流变压器二次电压V时1变为零，下一个开关周期开始。

在 t 处，初级开关电流发生阶跃变化2当 LT3710 电路的控制开关接通时。前沿调制可防止环路不稳定，即使在初级侧使用峰值电流模式控制也是如此。

LT3710 的同步门限约为 2.5V。整流变压器次级的下降沿每个周期必须通过此阈值。为确保适当的同步，LT3710 内部振荡器频率应设定为低于系统开关频率。

辅助输出V输出2范围为 0.8V 至接近主输出电压 V输出1.电压V输出2可由 D 确定2• VSP，其中 VSP是次级电压（V在/N） 和 D2是开关节点电压V的占空比2.

双输出隔离式 2 开关正激电源

图 2 示出了一款使用 LT3710 的应用 — 在本例中为双输出高效率隔离式 DC/DC 电源，具有 36V 至 72V 输入范围以及 3.3V/10A 和 1.8V/10A 输出。基本功率级拓扑是一个具有同步整流功能的2开关正激式转换器。初级侧控制器采用 LT3781，这是一款具有内置 MOSFET 驱动器的电流模式 2 开关正激式控制器。在副边，LTC1698 同步整流器控制器为主 3.3V 输出提供电压反馈，并为同步 MOSFET 提供栅极驱动。主 3.3V 电路的误差放大器输出馈入光耦合器，然后中继至初级侧的 LT3781，以完成主 3.3V 调节。辅助 1.8V 输出由 LT3710 电路精确调节。

图 2a. 36V–72V DC 至 3.3V/10A 和 1.8V/10A 双输出隔离电源

电流限制也由 LT3710 电路提供。电流限值可通过外部检测电阻R的值进行编程意义（见图2b），至70mV/R意义.如果不需要电流限制，则将电流检测引脚 CL 和 CL 接地+–.

图 2b. （续） 36V–72V DC 至 3.3V/10A 和 1.8V/10A 双输出隔离电源

脉冲工程平面变压器充当电力变压器。该变压器构建在一个 PQ20 内核上，该内核具有 3781 个初级绕组、<> 个次级绕组和 <> 个辅助绕组，用于 LT<> 偏置电源。因为次级绕组最大电压VSP约为 16V，选择 30V MOSFET 时考虑到次级电压过冲通常为 V 的 20% 至 30%SP.在此设计中，Si7892DP N 沟道 MOSFET 被选用于低 RDS（ON）， 一个 30V VDSS额定值和紧凑且耐热增强的 PowerPAK™SO-8 封装。

该电路在1500KHz开关频率下提供230V输入至输出隔离。其他特性包括初级侧开/关控制、5.3V 输出上的 ±3% 次级侧调整、输入过压保护、欠压锁定和电路板热关断。整个电路安装在标准半砖尺寸的PC板上，高度约为半英寸。图 3 显示了该板的顶部图片。

图3.36V–72V DC 至 3.3V/10A 和 1.8V/10A 双输出隔离电源

图 4 示出了 LT3710 后置稳压器的输入电压、开关节点电压和电感器电流波形，其输入为 48V 至 3.3V/10A 和 1.8V/10A 输出。该电路的效率曲线如图5所示。在48V输入和主输出和辅助输出满载的情况下，测得的总效率约为86%。

图4.后置稳压器输入电压、开关节点和电感电流波形，用于 48V 输入至 3.3V/10A 和 1.8V/10A 输出。

图5.图2中电路的效率与负载电流的关系

采用 LT3710 的其他隔离拓扑

LT3710 的应用不仅限于正激式转换器拓扑。它还可用于其他降压衍生的单端或双端隔离拓扑，如推挽式、半桥和全桥转换器。图 6 示出了采用 LT3710 的推挽式转换器的简化电路。初级侧控制器是一个 LTC1922-1 同步相位调制控制器。副边采用 LT1431（一种可编程基准）来反馈输出信号并驱动一个光耦合器。次级 MOSFET 可由一个 LTC1693-1 驱动，该器件包含两个高速双通道 N 沟道 MOSFET 驱动器。LT3710 负责调节辅助输出。请注意，由于采用双端次级结构，LT3710 电路的工作频率是主输出推挽式转换器的两倍。较高的开关频率意味着电感L2和输出电容C2可以更小。图 7 示出了采用 LT3710 的全桥应用。

图6.采用 LT3710 的推挽式转换器的简化原理图

图7.采用 LT3710 的全桥转换器的简化原理图

结论

LT®3710 是一款高效率次级侧同步后置稳压控制器。它设计用于在多个输出隔离电源中产生严格稳压的辅助输出。LT3710 提供了一种简单、高效率和节省空间的后置稳压器解决方案，尤其适用于低电压 / 高电流应用。

审核编辑：郭婷