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理想二极管桥控制器LT4320颠覆传统桥式整流器

关键词:桥式整流器 二极管

时间:2013-07-22 13:35:24      来源:世界电子元器件

传统的无源二极管桥式整流器是一种广泛使用的电路,在需要进行AC-DC转换的地方都会用到,在大多数场合,它都体现出简单和经济划算的特点。然而在高功率应用中,二极管会消耗大量的功率,而且当采用低电压输入时,两个固有的二极管压降将大幅削减工作电压。

传统的无源二极管桥式整流器是一种广泛使用的电路,在需要进行AC-DC转换的地方都会用到,在大多数场合,它都体现出简单和经济划算的特点。然而在高功率应用中,二极管会消耗大量的功率,而且当采用低电压输入时,两个固有的二极管压降将大幅削减工作电压。

此外,提升传统二极管桥的功率耗散水平需要增加散热工作量,以便把二极管温度保持在限值范围之内。在低功率级别下,空余的电路板面积也许足以满足散热的要求,但在较高的功率级别下,就必需布设庞大而笨重的散热器,需要采用单独的电路板装配工序来绑住或栓上这些散热器,因而导致装配成本增加。

针对以上问题,Linear公司推出了一款用于9V~72V系统的理想二极管桥控制器LT4320,其采用低损耗N沟道MOSFET替代了全波桥式整流器中的4个二极管(见图1),以显著降低功率耗散并增加可用电压。由于电源效率的提升免除了笨重的散热器,因此缩减了电源尺寸。通过免除二极管桥中固有的两个二极管压降提供了额外的裕度,这点特别适于低电压应用。与传统的替代方案相比,MOSFET桥可实现具有高空间利用率和电源效率的整流器设计。控制器的工作频率范围为DC~600Hz。

LT4320开关控制电路接通两个适当的MOSFET,同时将另外两个MOSFET保持在关断状态,以防止反向电流。一个集成型充电泵负责为外部低导通电阻N沟道MOSFET提供栅极驱动,并不需要外部电容器。MOSFET可在1W~几千瓦的功率范围内选择,从而提供了最大的灵活性。集成型充电泵便于实现全N沟道MOSFET设计,可简化材料清单(BOM),这与混用 N沟道和P沟道MOSFET的设计截然相反,相比于P沟道MOSFET,N沟道MOSFET尺寸较小,成本更经济,选择范围更宽。LT4320能够对12V、24V、28V和48V的常用AC或DC电压进行整流,如在PoE PD(以太网受电端)应用中,由于工作电压可低至9V,从而允许12V墙上适配器的整流,而80V的电压承受能力可保护LT4320免遭来自受电以太网端口48V电压的损害。LT4320中的集成型充电泵可提供至少425μA的上拉电流,以接通顶端N沟道 MOSFET的栅极,无需外部跨接电容器。强大的上拉电流可实现针对高频输入以及采用大型栅极充电MOSFET应用的整流。

LT4320提供了两种选项:LT4320用于DC~60Hz电压整流设计,而LT4320-1则专为DC~600Hz电压整流而设计。LT4320的工作温度范围规格为-40℃~85℃,可提供紧凑型8引脚 3mm×3mm DFN封装,以及具有高电压引脚间距的12引脚MSOP封装。

AC-DC整流是一项广泛的需求,这使得LT4320拥有一个潜在的巨大市场。特别是对于所有在AC线路降压之后进行整流,以及在空间、功率、电压或散热方面受到限制的系统而言,该器件可使其设计得以简化。

LT4320的应用包括高达50V AC或72V DC整流、具有辅助24V AC/12V DC输入的PoE PD (例如:安保摄像机和无线接入点),以及400Hz机载功率分配等。

图1 理想二极管桥控制器LT4320可节省功率和电压

GEC

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