参考文献

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雷竞技电竞平台对话框半导体提供了一个完整的应用程序库注意[4]，其中包含了设计示例以及对话框IC中的功能和块的说明。

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介绍

DC-DC电压转换器广泛应用于从消费电子到大功率能量转换系统的各种应用中。雷竞技安卓下载其中，反激变换器在低功率应用中很受欢迎，如液晶显示器和电视的背光，微泵(即微生物实验)，压电电子和盖革计数器管。雷竞技安卓下载

这种反激式转换器是通过简单地改变GreenPak™IC的配置参数的30V至450V的应用高度可扩展且可重复使用[5]。雷竞技安卓下载

例如，高压led为室内灯具改造提供了最佳解决方案。高压led通常有更高的开启电压，大于20V，而传统led通常是3V左右(白色led)。这种低电流高电压架构使驱动器拓扑结构更简单、更小、更便宜和更高效。与低电压高电流串相比，高电压低电流LED串的输出电压更接近其交流输入电压，利用相同数量的LED和流明输出。

对于LCD背光灯，led位于显示器的边缘，导光板有助于实现均匀的背光。白光led通常采用恒流驱动，使用脉宽调制(PWM)进行调光控制。你可以通过飞回转换器串联驱动LED，以产生足够的电压来照亮一个大的LED串。除了易于控制，串联连接也简化了pc板路由，并使led之间的最佳电流匹配。因此，串联连接是首选的方式。

在用于精确控制液体输送的医疗或生物设备中，如输液泵、胰岛素泵或雾化器，压电微泵是标准泵的一个有吸引力的选择。

压电微泵具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、精度高等优点。它们是采用压电驱动器与被动止回阀相结合的小型机械泵送装置。当施加电压时，压电驱动器会膨胀或收缩，从而导致液体或气体被吸入或从泵腔中排出。泵腔两侧的止回阀控制一个方向的流量。

反激变换器得益于电绝缘，多输入和/或输出级，紧凑和简单的结构。它们的关键部件是高频变压器。详细介绍了采用GreenPAK技术的直流-直流反激变换器，该变换器可以动态控制输出电压。仿真结果和设计步骤将给出详细说明。GreenPAK提供了通过合并模拟和数字可配置块来开发应用程序的新观点。雷竞技安卓下载

主要优点是小型化，多种配置的灵活性，简单的编程。通过混合模拟和数字元件而不需要另一种编程语言，可以实现复杂电路。

在这个应用程序示例中，我们将展示如何使用GreenPAK:

1. 读取模拟输出电压进行反馈控制
2. 使用选择的固定值进行比较读取电压以输送精确输出电压
3. 脉冲宽度调制以驱动功率MOSFET
4. 通过内部振荡器精确的操作顺序。

反激经营原则和模型

反激电路的基本拓扑如图1所示。当MOSFET接通时，一次绕组上施加电压，一次电流线性上升。输入电流的变化是由输入电压、变压器初级电感和接通时间决定的。在此期间，能量被储存在变压器的核心。输出二极管D1是反向偏置，由于初级感应的电压，能量没有转移到输出负载。

主要的电流线性上升

次级电压为:

所以二极管的反向应至少是

当MOSFET关断时，primary中积累的能量为:

由于primary被打开，电压在secondary中被诱导，二极管正向偏置。电流由变压器比确定:

和电压：

如果忽略开关MOSFET和输出整流二极管的电压降，则在接通时间内的电压（T_在)应等于断开时间内的电压(T_离开)，在稳定运行时:

如果将D定义为占空比:

我们可以获得转回比与输出电压的输入电压之间的关系：

最大占空比的增加降低了变压器一次段的峰值电流，从而提高了一次段的变压器利用率，降低了输入源的纹波。同时，最大占空比的增加增加了主开关MOSFET漏极至源极之间的最大应力电压，并增加了二次侧的峰值电流。

反激变换器有两种不同的工作模式，不连续模式和连续模式。在不连续模式下,所有的能量存储在主时间是完全交付给二次负载在下一个周期之前,还有一个死亡时间之间的即时次级电流达到零,下一个周期的开始。在连续模式下，在第二循环开始时，仍有一些能量留在第二循环中。反激式可以在两种模式下工作，但它有不同的特性。

不连续模式有更高的峰值电流，因此它有更高的输出电压峰值在关断。

另一方面，它具有更快的负载瞬态响应，更低的一次电感，因此变压器体积可以更小。二极管的反向恢复时间不是很关键，因为在反向电压被施加之前正向电流为零。传导EMI噪声在不连续模式下降低，因为晶体管在零漏极电流下开启。

连续模式具有较低的峰值电流，因此，降低输出电压尖峰。不幸的是，它使控制回路更加复杂，因为其右半平面（RHP）为零，这会强调降低转换器的整体带宽。

反激电路设计与仿真

为了验证电路设计，在PSpice中进行了仿真。

选择了匝比为1:10的变压器，输入电压为5V。R1和C3组成一个缓冲网络，以保护MOS1晶体管从高电压尖峰。

Si7898DP是一种高电压n沟道MOSFET，具有150V最大漏极电压和低漏源极电阻(R_DS-ON.0.095 @i_D.= 3A和V_GS= 6 v)。二极管选择了高速(反向恢复<4ns)和高峰值反向电压(100V)。这两个电容器适用于高电压应用，最大电压速率1000V。雷竞技安卓下载

驱动mosfet的PWM信号由一个压控振荡器(VCO-Sqr)模拟，由GreenPAK生成。控制信号是电阻分压器上的电压R₂和R_3.作为输出的反馈。

在第一个图中(红线)，反馈电压被分压器缩放到脉冲宽度调制器。通过这个，压控振荡器设置占空比的MOSFET(绿色线在第三图)。如图所示，当电压达到目标时，占空比和频率降低。

VCO产生一个200kHz的方波(图9中的绿线)，在每个下降沿，变压器中存储的能量被输送到负载，增加了输出电压。负载中的电压增加反映在一次电压上，并由RC缓冲网络衰减。

GreenPAK设计

反激式转换器的核心是GreenPAK4。它将输出电压从分压器转换为占空比变化的脉宽调制，以获得前缀输出电压。当输出电压低于设定的阈值时，占空比最大达到该电压，然后占空比减小，输出电压趋于稳定。我们的目的是达到450V，因此外部电源已经通过USB连接使用。

引脚6上的Greenpack 4处的电压是输出反馈控制，它通过ACMP0与DAC0输出进行比较。该值设置为输出的目标电压：

DAC寄存器被设置为206，这意味着:

以这种方式，当输入引脚6的电压低于DAC输出值时，模拟比较器下降，并且通过INV0计数器计数。CNT8最初设定为255，并且两个信号之间的差值始终为正，占空比最大（99.6％），以获得所需的输出电压值。当电压达到0.808V时，ACMP变为低电平，INV0变高，计数器下降，占空比减小。

要设置不同的电压，可以保持完全相同的配置，并且只需要软件更改。通过遵循前面的250V和100V，我们可以获得：

和DAC寄存器应通过以下等式设置为115：

同样地，对于100V，我们得到:

GreenPAK模拟和验证

利用Proteus©仿真套件对反激电路的PWM发生器进行仿真。图中为PWM产生部分的数字仿真图。从左边开始，两个电阻模拟反激输出级的分压器。用近似正弦发生器模拟分压器输入。5 v直流偏置。这意味着比较器的IN+在2.5V，峰值之间为200mV的交流耦合正弦信号。

直流值附近的正弦变化模拟了高压输出在450V设定值附近的变化。一个2.5V的固定基准电压连接到比较器的反相输入端。恒定电压模拟GreenPAK DAC的输出。离散计数器U4模拟GreenPAK斜坡发生器(即CNT8/DLY8)。它是一个从最大值到零值的自由运行计数器。事实上，由于引脚D/Ū连接到高电平，它处于下计数器模式。计数器U1也处于自由运行模式。在这种情况下，D/Ū输入由比较器输出电压水平控制。

当IN+>IN-时，模拟比较器输出高，U1计数器DOWN模式。反之，当IN->IN+时，模拟比较器输出低，U1计数器处于UP模式。

两个计数器的输出通过数字比较器U3进行数字比较。输出保持在数字比较器的A>=B引脚上。为简单起见，采用4位计数器和数字比较器进行仿真。在仿真过程中，使用一个数字示波器来显示信号。通道A监控电阻分压器输出，通道B监控电阻分压器输入，通道C监控PWM输出，通道D监控DAC输出的电压参考。除了振荡器，逻辑分析仪还显示计数器输出、模拟比较器输出和数字PWM输出。

如图14所示，C迹线(PWM输出)与模拟比较器输出交换。蓝色的痕迹是电阻分压器的输入电压。

绿色迹线是DAC参考电压输出（IN +），而黄色一体是电压分频器中间的电压（IN-）。如您所见，当黄色迹线高于参考电压时，比较器输出变高。当黄色迹线在绿色之下时，相反是正确的。比较器输出由粉红色迹线表示。

图15显示了数字比较器输出(通道A0..A7)，模拟比较器电平(通道A14)和PWM数字输出(通道A15)。时钟信号以比实际应用电路更低的频率馈电，以提高信号的可视性和理解力。

值得注意的是，当模拟比较器在高电压水平时，PWM是放松的，而在相反的情况下，则更活跃。考虑到高电平的情况，这意味着反激高压输出正在增加，因此必须放松PWM信号，使反激输出向设定值稳定。

该体系结构的主要特点是:

• 始终保证最小的PWM信号。
• GreenPAK块之间不需要同步。
• 围绕设定值值，数字执行输出跟踪。

在附加的视频中，您可以看到随着斜坡值改变，占空比更改了。

GreenPak应用电路和测试

图16显示了实际的电路，左边是GreenPAK开发板，右边是反激电路，组装在一个面包板上。GreenPAK开发板由内部5V稳压器提供，反激电路由USB 5V HUB提供。采取这一选择是为了避免GreenPAK内部监管机构的巨大负担。两者的地面基准是相同的。图17显示了GreenPAK编程接口。

如您所见，使用内部调节器，而模拟比较器输入（TP6），PWM信号输出（TP12）和GND信号，则在膨胀连接器上路由。

连接采用刚性电缆和内螺纹标准接头。TP12引脚连接到MOSFET的栅极，而电阻分压器的中点连接到TP6引脚。复位/延迟输入TP2在非锁存模式配置中被一个按钮模拟。如您所见，在TP6和TP12上选择了EC标志，使外部连接成为可能。一个数字测试器连接到1000V全量程反激输出。我们期望输出电压约为。450V和万用表的测量如图18所示。

通过按下测试/仿真模式按钮，电路开始运行。复位按钮（TP2）固定为逻辑高电平（5V）。在开始运行反激之前，请注意，所有连接都是对的，在高压发电过程中不触摸任何部件．电路接通后，可以看到数字万用表显示的电压正在增加。电压上升非常快，几秒钟就能达到450V的设定值。数值稳定在设定值附近，直到单击仿真按钮禁用仿真模式。当关闭GreenPAK开发板时，短时间内输出为零。

详情请参阅视频。

在处理反激电路之前，请务必确认万用表上的电压为零．

400V以上的电压也适用于其他应用。雷竞技安卓下载例如，盖革管可以连接到反激输出，只需对基本电路稍加修改，就可以检测和计数辐射粒子。此外，还可以通过Labview GUI或TFT显示单元实现显示或PC接口来显示参数

这里没有演示，因为需要一个稳定的印刷电路板(PCB)。较低的电压(在100V到250V之间)通常用于驱动像微泵和MEMS设备这样的压电设备。例如，输出电压可以通过在DAC寄存器输入中设置正确的值来改变。

如果DAC满量程值为1V，则具有8位分辨率，我们有一个LSB​​值：

使用电阻分压器(采用10MΩ和18kΩ设计)，当反激输出电压为450V时，电阻分压器的中点为:

最后，DAC输入寄存器值为：

结论

本应用笔记的目标是提供高压单元电路设计的起点。反激式配置是实现高电压值的最佳选择，GreenPak技术会产生最佳支持来开发这种应用。此处的附加值是GreenPak技术，可简化模拟和混合信号设计中的项目开发。