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兼容于IEEE 802.3af标准的受电设备电源设计


图。MAX5941用一个恒流(典型值为10μA)对Q1栅极充电。Q1的漏-栅电容限制了MOSFET漏极电压的上升速率,因而限制了浪涌电流。为了降低浪涌电流,也可在外部添加漏-栅电容。当Q1的漏-源电压降至1.2V以下,且栅-源电压高于5V时,MAX5941会发出“电源好”信号。由于MAX5941具有较宽的UVLO滞回和关断消隐时间,因而可补偿双绞电缆的高阻抗。

3 用MAX5941实现48V电源转换

MAX5941是电流模式的PWM控制器,可将48V输入电源转换成5V电压输出,MAX5941用内部稳压器取代高功耗的启动电阻,这不但可为MAX5941提供启动所需的电能,还能稳定第三(偏置)绕组的输出电压,从而为IC提供稳定的工作电源

。开始启动时,调节器将V+调整到VCC并为器件提供偏置。启动之后,改由VDD稳压器从第三绕组输出稳定的VCC。此结构只需一只很小的电容即可对第三绕组的输出进行滤波,从而省下了一只滤波电感的成本。

在设计第三绕组时,所设计的线圈匝数应保证最小反射电压始终大于12.7V。而最大反射电压则必须小于36V。

为降低功耗,当VDD电压达到12.7V后,可以将高压调节器关掉。这样可以降低功耗并改善效率。如果VCC降低到欠压锁定门限(VCC=6.6V)以下,低压调节器将被关闭,电路重新进入软启动。此时欠压锁定状态MOSFET驱动器的输出(NDRV)保持为低。

如果输入电压介于13~36V之间,只要不超出最大功耗,就可以将V+和VDD连接到线电压。这样就可省掉第三绕组。

4 MAX5941的设计实例

MAX5941的一般设计步骤如下:

●确定具体需求?

●设定输出电压?

●计算变压器主、副绕组匝比?

●计算复位绕组与主绕组匝比?

●计算第三绕组与主绕组匝比?

●计算检流电阻值?

●计算输出电感值?

●选择输出电容。

图2

    图2是用MAX5941B设计的正激式DC/DC转换器,具体计算如下:

(1)对于30V≤VIN≤67V,VOUT=5V,IOUT=10A,VRIPPLE≤50mV的要求。开启门限应设为38.6V。

(2)设定输出电压时,可根据下式计算电阻R1和R2:

VREF/VOUT=R2/(R1+R2)

式中VREF是并联调节器的基准电压。

(3)根据最小输入电压和MAX5941B的最大占空比下限(44%)计算变压器匝比时,为了能够使用漏-源击穿电压小于200V的MOSFET,本设计选用最大占空比为50%的MAX5941B。然后根据下式计算匝数比:

NS/NP≥(VOUT+VD1×DMAX)/(DMAX×VIN_MIN)?

式中:NS/NP为匝数比(NS是副绕组匝数,NP是主绕组匝数),VOUT为输出电压(5V),VD1为D1上的压降(功率肖特基二极管典型压降为0.5V),DMAX为最大工作占空比的最小值(44%),VIN_MIN为最小输入电压(30V),对于本例:NS/NP≥0.395,选择NP =14时,NS=6。

(4)较低的复位绕组匝比(NR/NP)可确保变压器中的所有能量在最大占空比下的关闭周期内能够全部返回V+。可用下式来确定复位绕组匝比:

NR≤NP×(1-DMAX')/DMAX'

式中:NR/NP为复位绕组匝比,DMAX'为占空比的最大值(50%),计算NR=14。

《兼容于IEEE 802.3af标准的受电设备电源设计(第2页)》
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