高壓電源和電容器充電器在許多應用中很容易找到，包括專業閃光燈、安全控制系統、脈沖雷達系統、衛星通信系統和爆炸物雷管。LT3751 使設計人員能夠滿足這些應用的苛刻要求，包括高可靠性、相對較低的成本、安全操作、最小的電路板空間和高性能。

LT?3751 是一款通用反激式控制器，可用作一個穩壓器或一個電容器充電器。LT3751 在介于連續導通模式和非連續導通模式之間的邊界模式下工作。邊界模式操作允許使用相對較小的變壓器，并總體上減小PCB尺寸。邊界模式還減少了使用電壓模式或PWM技術可能引起的大信號穩定性問題。通過新的雙重疊調制技術實現調節，該技術同時使用峰值初級電流調制和占空比調制，從而大大降低可聞變壓器噪聲。

LT3751 具有許多安全性和可靠性功能，包括兩組欠壓閉鎖 （UVLO）、兩組過壓閉鎖 （OVLO）、空載操作、過熱閉鎖 （OTLO）、所有高壓引腳上的內部齊納箝位，以及一個可選的 5.6V 或 10.5V 內部柵極驅動器電壓箝位 （無需外部組件）。LT3751 還增加了一個啟動 / 短路保護電路，以防止變壓器或外部 FET 損壞。當用作穩壓器時，LT3751 的反饋環路在內部進行補償以確保穩定性。LT3751 采用兩種封裝，即一個 20 引腳裸露焊盤 QFN 或一個 20 引腳裸露焊盤 TSSOP。

具有內部箝位的新型柵極驅動器無需外部元件

使用柵極驅動器時有四個主要問題：輸出電流驅動能力、峰值輸出電壓、功耗和傳播延遲。LT3751 配備了一個 1.5A 推挽式主驅動器，足以驅動 +80nC 柵極。LT3751 還集成了一個僅供 0.5A PMOS 上拉的輔助驅動器，并與主驅動器并聯用于 8V 及以下的 VCC 電壓。此 PMOS 驅動器允許軌到軌操作。高于8V時，必須通過將漏極連接至VCC來停用PMOS驅動器。

大多數分立式 FET 的 VGS 限值為 20V。將FET驅動到高于20V可能會導致內部柵極氧化物短路，從而導致永久性損壞。為了緩解這一問題，LT3751 具有一個內部可選 5.6V 或 10.5V 柵極驅動器箝位。無需外部元件，甚至不需要電容器。只需將 CLAMP 引腳接地即可實現 10.5V 工作電壓，或連接至 VCC 即可實現 5.6V 工作電壓。圖1顯示了柵極驅動器箝位在10.5V，VCC電壓為24V。

圖1.典型應用中的柵極驅動器波形。

內部鉗位不僅可以保護FET免受損壞，還可以減少注入柵極的能量。這提高了整體效率并降低了柵極驅動器電路的功耗。柵極驅動器過沖非常小，如圖1所示。將外部 FET 放置在更靠近 LT3751 HVGATE 引腳的位置可減小過沖。

高壓、隔離式電容充電器，輸入范圍為10V至24V

LT3751 可配置為一款完全隔離的獨立電容器充電器，它采用一個新的差分不連續導通模式 （DCM） 比較器 （用于檢測邊界模式條件）和一個新的差分輸出電壓 （Vout） 比較器。DCM比較器和V的差分操作外比較器允許 LT3751 采用高于 400V 的高電壓輸入電源準確運作。同樣，LT3751 的 DCM 比較器和 V外比較器可采用低至 4.75V 的輸入電源工作。這可容納無與倫比的電源范圍。

圖2所示為一個由10V至24V輸入電源驅動的高壓電容充電器。只需 3751 個電阻器即可將 LT50 用作電容器充電器。輸出電壓跳變點可通過調節R450在9V至<>V范圍內連續調節：

圖2.隔離式高壓電容充電器，輸入范圍為10V至24V。

一旦達到編程的輸出電壓跳變點 （V外出（行程）） 已到達。通過切換 CHARGE 引腳重復充電周期。輸出電容器中的最大充電/放電速率受變壓器溫升的限制。在沒有氣流的情況下將圖2中的變壓器表面溫度限制在65°C，要求平均輸出功率為≤40W，由下式給出：

其中 Vout（行程）是輸出跳閘電壓，V脈動是輸出節點上的紋波電壓，頻率是充電/放電頻率。有兩種技術用于增加可用輸出功率：增加變壓器上的氣流，或增加變壓器本身的尺寸。圖3顯示了在不到100ms的時間內充電至400V的100μF輸出電容的充電波形和平均輸入電流（R9= 976?).

圖3.隔離式高壓電容充電器充電波形。

對于高于450V的輸出電壓，必須將圖2中的變壓器更換為具有更高初級電感和更高匝數比的變壓器。請查閱LT3751的產品手冊，了解正確的變壓器設計程序。

高壓穩壓電源，輸入電壓：10V 至 24V

LT3751 還可用于將一個低電壓電源轉換為一個高得多的電壓。將一個電阻分壓器從輸出節點置于 FB 引腳和地，可使 LT3751 充當一個穩壓器。圖4所示為一個400V穩壓電源，工作在10V至24V輸入電源范圍。

圖4.10V 至 24V 輸入、400V 穩壓電源。

LT3751 采用一種穩壓控制方案，該方案可大幅降低變壓器以及輸入和輸出陶瓷大容量電容器中的可聞噪聲。這是通過使用一個內部26kHz時鐘來同步初級繞組開關周期來實現的。在該時鐘周期內，LT3751 負責調制峰值初級電流和開關周期數。圖5a和5b分別顯示了重載和輕載波形，而圖5c顯示了圖4中應用的大部分工作范圍內的效率。

圖5.高壓穩壓器性能。

時鐘在每個周期強制至少一個開關周期，這會在空載條件下對輸出電容過度充電。LT3751 可處理空載情況并防止對輸出節點過度充電。圖 6 示出了 LT3751 在一個空載條件下的保護作用。

圖6.LT3751 可在一種空載條件下保護輸出。

電阻器可以添加到RV中外和 RBG 以添加第二層保護，或者可以省略它們以通過綁定 RV 來減少組件數量外和 RBG 接地。V 的行程級別外比較器通常設置為比標稱調節電壓高20%。如果電阻分壓器失效，則V外比較器將在輸出攀升至高于標稱值20%時禁用開關。

請注意，LT3751 的 FB 引腳也可用作電容器充電器。LT3751 作為一個電容器充電器運作，直到 FB 引腳達到 1.225V，之后 LT3751 作為一個穩壓器運作。這樣可以使電容器保持充滿電狀態，直到應用需要使用其能量。輸出電阻分壓器形成從輸出電容到地的漏電路徑。當輸出電壓下降時，LT3751 反饋電路將通過小的低電流突發充電保持電容器的充電狀態，如圖 6 所示。

高輸入電源電壓、隔離式電容充電器

如上所述，LT3751差分DCM和V外比較器允許該器件在非常高的輸入電源電壓下精確工作。離線式電容充電器（如圖7所示）可在100V至400V的直流輸入電壓下工作。變壓器提供從輸入電源到輸出節點的電流隔離，無需額外的磁性元件。

圖7.一個100V至400V輸入，500V輸出，隔離電容充電器。

輸入電壓大于 80V 時，需要在 DCM 和 V 上使用電阻分壓器外比較器（僅限充電器模式）。V的精度外通過增加電流I提高跳閘閾值Q通過 R10和 R11;但是，R 的比率6/R7應與 R 緊密匹配10/R11公差接近0.1%。一個技巧是使用電阻陣列來產生所需的比率。實現0.1%的比率精度并不困難，與使用單獨的0.1%表面貼裝電阻器相比，可以降低總成本。注意，各個電阻的絕對值并不重要，只有R的比值6/R7和 R10/R11.DCM比較器不太重要，可以容忍大于1%的電阻變化。

100V 至 400VDC 輸入電容充電器的總電壓為外出（行程）使用6.0%電阻分壓器時，在整個工作范圍內精度優于1%。圖 8 顯示了 V 的典型性能外出（行程）以及圖7所示電路的充電時間。

圖8.隔離式電容充電器 V外出（行程）以及相對于輸入電壓的充電時間。

高輸入電源電壓、非隔離電容充電器/穩壓器

LT3751 的 FB 引腳還可配置為從一個高輸入電源電壓對電容器進行充電。只需將電阻分壓器從輸出節點連接到FB引腳即可。R上的電阻分壓器VTRANS和 R直流電機引腳可以承受 5% 的電阻，并且所有 RV（輸出）和 RBG移除引腳電阻器。這降低了所需元件的數量和公差，減少了電路板空間和整體設計成本。利用輸出電壓電阻分壓器，圖9中的電路也是一款功能齊全的高效穩壓器，負載和線路調整率優于1%。圖9所示電路的效率和線路調整率分別如圖10a和圖10b所示。

圖9.100V至400V輸入，400V輸出，電容充電器和穩壓器。

圖 10.高壓輸入和輸出穩壓器性能。

或者，可以從V連接電阻外到 OVLO1 引腳或 OVLO2 引腳。這模仿了 V外比較器，一旦達到目標電壓就停止充電。FB 引腳接地。必須切換 CHARGE 引腳以啟動另一個充電序列，因此 LT3751 僅用作電容器充電器。電阻器 R12圖9和電阻R省略11與 V 并列外直接到 OVLO1 或 OVLO2。R11使用以下公式計算：

請注意，當目標電壓V超出時，OVLO1或OVLO2將導致FAULT引腳指示故障外出（行程），已到達。

帶隔離的高壓輸入/輸出穩壓器

使用從輸出節點到FB引腳的電阻分壓器可實現穩壓，但不提供電流隔離。在圖11所示電路中的變壓器中增加了兩個輔助繞組，以驅動反饋電阻分壓器上的FB引腳、LT3751控制器和光耦合器。輔助繞組提供所需的電流隔離邊界，同時保持從輸出節點到 LT3751 FB 引腳的隔離反饋路徑。圖12和圖13顯示了穩壓器的性能。

圖 11.完全隔離的高輸出電壓穩壓器。

完全隔離的高壓輸入/輸出穩壓器可產生超過 90% 的效率。如圖13b所示，負載調整率非常出色，這主要是由于光耦合器電路增加了增益。

圖 12.開關波形。

圖 13.完全隔離的高壓穩壓器性能。

結論

LT4 能夠在 75.400V 至高于 3751V 的任何輸入電源電壓范圍內運行，以及豐富的安全功能，使得 LT3751 成為高電壓電容器充電器或高電壓穩壓電源的絕佳選擇。事實上，LT3751 是目前唯一一款能夠在極高的輸入電壓條件下準確運作的邊界模式電容器充電器控制器。LT3751 通過集成許多功能（由于成本和電路板空間）簡化了設計，否則這些功能將無法實現。盡管此處顯示了幾種設計，但 LT<> 包含的功能比我們在一篇文章中展示的要多得多。我們建議查閱數據表或致電凌力爾特應用工程部門，以更深入地了解所有可用功能。

審核編輯：郭婷