直流模块电源Vicor-LTC1422的实际应用

1.基本工作原理

(1)电源模块带电插入

电源模块插人带电的底板后，由于电源模块中电源旁路电容器的充电作用，底板电源母线将产生极大瞬变电流。该电流可能引起连接器引脚永久性损坏，还可能在系统电源中出现尖峰电压，从而使系统中其他电路复位。

采用控制器LTC1422后，电源模块的电源电压以可控的方式接人，因此电源模块可以非常安全地插入或拔出带电的底板，乙丁C1422还可提供系统复位，以指示电源模块的电压低于可调的电压。

(2)电源电压线性上升

电源模块上的电压受电源通路中的外接N沟道串联调整管控制，如图5-24所示。电阻R1用于检测电源电流，电阻R2可防止高频振荡，电源模块插入底板时，由于串联调整管栅极电压以可控的速率线性上升，因此底板主电源产生的瞬态浪涌电流(I=C·dU/dt)可限制在安全值以内。

当电源电压刚加到LTC1422时，N沟道MOSFET的栅极电压(即6脚电压)将变为低电平。至少经过一个周期后，ON脚将保持高电平，此后充电泵接通。Gate脚电压开始以10µA/C1的速率线性上升。式中的C1为Gate和GND脚之间的外接电容容量。电源电压线上升时间t=（CCC×C1)10µA。ON脚低电平持续时间超过40µs后，Gate脚电压立即变为地电平。

(3)电源电压监控器

电压监控器由1.232V基准电压、精密电压比较器2和电阻分压器等组成，如图5 -25所示。

该电路用于监控输出电源电压。当FB脚反馈电压超过比较器反相端的基准电压(即复位电压)时，比较器COMP2的输出电压升高，该输出通过逻辑控制电路使定时器定时周期开始(如图5-26中的定时起始点1和定时起始点4)，外接定时电容C2两端电压开始线性上升，该电压升到1.232V后，定时周期结束，此时RESET脚电压变为高电平。12µA电流将电流源电压提升到VCC，RESET脚有一只串联二极管，因此该脚电压通过外接升压电阻可升高到超过VCC，并且没有电流返回电源。

当FB脚的电源电压低于基准电压(即复位门限值)时，比较器COMP2的输出端变为低电平，该变化经过瞬变电压滤波器后，RESET脚变为低电平(图中定时点2)，如果F吕脚电压超过复位门限的时间小于一个定时周期，RESET脚输出将保持低电平，如图中定时点3所示。

图5-24 电源控制电路

图5-25 电源电压监控器原理框图

(4)瞬变电压滤波器

当FB脚电压发生瞬变时，为了避免RESET脚引起系统复位、LTC1422中加有瞬变电压滤波器。该滤波器可消除持续时间20µs的较高瞬变电压(高于150mV)也可消除持续时间达80µs的较低瞬变电压

(5)软复位

在某些情况下，系统复位时，不希望产生电源电压跌落。采用LTC1422时，不需要关断外接的N沟道MOSFET,ON脚也能为RESET脚提供信号，使其变为低电平，实现软复位。为此，只要ON脚维持低电位15µs或更短，如图5-27中定时点1所示。ON脚电压下降沿以后大约30µs，即达到图中定时点3时，RESET脚电压将变为低电平，并且维持一个周期。若0N脚维持低电平的时间超过40µs，LTC1422输出的栅极控制电压将变为低电平，如图中定时点4所示。因此，外接的N沟道MOSFET将关通，最后RESET脚也将变为低电平，如图中定时点6所示。

图5-26 电源电压监控器工作波形

图5-27 软复位波形

(6)定时器

LTC1422内的系统定时电路如图5-28所示。该定时器用来设定0N脚变为高电平后的导通延迟时间，也可设定由FB检测的输出电压正常后到RESET脚变为高电平之间的延迟时间。当定时器关断后，内部的N沟道MOS管V1导通，定时脚TIMER直接接地。定时器接通时，VCC输出2µA电流直接对TIMER脚外接电容C2充电，C2两端电压开始以己dV/dt=20µA/ C2的速率线性上升。当该电压升到比较器COMP4的翻转电压(1.232V)时，V1导通，TIMER脚接地，因此定时器复位，定时周期为(1.232V x C2)/2µA。为了产生200ms延迟时间，外接电容C2可选用0.33µF电容器。

图5-28 系统定时电路原理框图

图5-29 电流故障波形

(7)电子断路器

LTC1422还可完成电子断路器的功能，以避免电源因输出短路或电流过大而损坏。在电源电压输入脚VCC和RESET脚之问接入取样电阻，当取样电阻两端电压超过50mv的时间大于10µs时，电子断路器将切断电源供电。电子断路器动作后，Gate脚立即接地，外接N沟道MOSFET很快关断。当ON脚关断时间大于40µs后再导通，如图5-29所示，在定时点7断路器复位，下一个定时周期开始。

(定时点8)，充电泵再次接通。应用中，如果不需要断路器功能，RESET脚应与VCC脚短路。

为了防止因瞬变电流超过规定值而关断，通常要求过流时间超过10µs。为此在电流取样电路中通常都外接一只电阻一只电容，如图5一30所示。

图5-30 外接短路保护电路

2.实际应用电路

(1)用通断控制信号把48V电压带电转接到AT&T变换器模块

利用一只5.1V稳压管和一只电阻，LTC1422就能开关额定电压高于12V的电源，如图5-31所示。

图5-31 把48V电压带电转接到AT&T变换器模块

开关管MOSFET Vl接成共源极驱动器电路，这样LTC1422的接地端可以接到48V输入电源的负极。电阻R5和稳压管VD1组成的稳压电路给LTC1422供电。ON脚外接电阻RI和R2组成的分压电路，监控输入电源电压。输入电压达到38V以前，串联开关管V1不能导通。利用复位比较器监控MOSFET的栅极电压，当栅极电压达到规定的最低电平并保持一个周期后，允许DC-DC变换器导通。高压晶体管V2用来把RESET信号转换为变换器模块的通/断输入信号。

由于串联调整管采用共源极接法，所以必须限制流入电容C3的浪涌电流，为此可利用电阻R4对C3预充电，当输入电源电压线性上升时，流过R4的电流对C3充电。输人电压超过38V后，Gate脚电压线性上升，定时器开始定时，在这段时间内，电容C3已经充足电，因此可限制C3的浪涌电流。此外降低Gate脚电压线性上升速率，也可限制浪涌电流。

(2)48V备用电源带电转接到Vicor直流变换器模块

48V备用输入电源带电转接到Vicor直流电源模块的实际电路如图5-32所示。两路-48V电源经两只二极管VD2、VD3接入带电插拔电路，这样可保证负电压最高的一路电源给电源变换器模块供电若两路电源中任意一路中断或者任一熔断器熔断，故障信号将通过二极管VD4、VD5加到LTC1422的反馈输入脚FB,并使比较器复位。Vicor模块上的GATEIN信号由高压晶体管V2控制。当开关管V1的源极电压与稳压管VD1的击穿电压之和高于V1的漏极电压时(也就是说开关管漏源极电压只有5.1V时)，Vicor电源模块负输入脚电压比V2基极电压与一个二极管压降之和更负，因此V2将截止，电源变换器将导通。

图5-32 48V备用电源带电转换到Vicar模块的实用电路