ZHCAG32 December 2025 LM65625-Q1

2 PDLC 電路實現(xiàn)方案

本應用中輸出電壓在 60Hz 頻率下于 1.6V 至 57V 之間變化。LM65625 的主要特性之一是具有 35ns（典型值）的最短導通時間，這使得在輸出電壓較低時仍能通過高開關(guān)頻率實現(xiàn)低占空比轉(zhuǎn)換。本設(shè)計選擇 400KHz 作為工作開關(guān)頻率，因為 400KHz 既能保持較小的電路尺寸，又可維持穩(wěn)定的 PWM 控制而無需折返降低開關(guān)頻率。LM65625 以 400KHz 工作時，能在 V_{OUT_PK} 和 V_{OUT_TROUGH} 階段有效實現(xiàn)本應用所需的高和低占空比降壓。

LM65625 采用峰值電流控制方案。由于輸出電壓是在 1.6V 與 57V 之間交替的正弦波形，其有效 (RMS) 輸出電壓為 V_{OUT_PK} / Sqrt(2) = 40V。確定輸出元件尺寸時考慮了 RMS 輸出電壓。這避免了因過度設(shè)計交流輸出電壓高和低增益擺幅而增加設(shè)計復雜度。但需注意，電容器額定電壓必須滿足交流 V_{OUT_PK} 要求。本例選擇了額定電壓為 100V 的電容器。兩個降壓轉(zhuǎn)換器的電路必須完全相同。與直覺相反，電路設(shè)計不需要遵循 V_{OUT_PK} 的方程式 1，否則可能導致本應用的電感器過大。相反，由于電壓以正弦方式振蕩，可以使用 RMS 電壓。針對本應用的測試表明，在 400KHz 開關(guān)頻率下，當任意降壓轉(zhuǎn)換器在 60Hz 正弦周期內(nèi)出現(xiàn) ＞50% 占空比時，均未出現(xiàn)次諧波振蕩問題。在更高的頻率下，V_{OUT_TROUGH} 所需的低占空比可能受到最小導通時間限制。要解決此問題，可在保持 V_{PDLC_pk} 幅度不變的前提下，將 V_{OUT_TROUGH} 和 V_{OUT_pk} 提升相同的幅度。

方程式 1.

L_{M I N} \geq 0.47 ? \frac{V_{O U T_r m s}}{F_{S W}}

我們實施了一種新方案，使用 LM65625 DC/DC 轉(zhuǎn)換器為 PDLC 生成交流輸出電壓。兩個降壓轉(zhuǎn)換器采用橋接配置來為 PDLC 供電。每個轉(zhuǎn)換器的反饋網(wǎng)絡(luò)分別輸入相位差 180° 的 60Hz 正弦波。這樣，顯示屏兩端就會產(chǎn)生 ±57V 峰值交流正弦波，提供約 40Vrms 及 2A 電流。使用了兩個 LM65625 降壓 IC 來分別滿足 80W PDLC 的源電流與灌電流需求。本例中的正弦波由函數(shù)發(fā)生器生成，但可以使用任何 DAC 正弦波發(fā)生器（例如 TMS320F28027 微控制器中的發(fā)生器）生成 60Hz 正弦波。

圖 2-1 所示為使用 LM65625-Q1 的簡化 PLDC 應用。

圖 2-1 應用原理圖

我們選擇了 47μH (XGL6060) 電感器，可在不影響電路尺寸的情況下實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的設(shè)計。對于 C_OUT，需要 22μF 的有效輸出電容。我們使用以下公式選擇了 2 個 10μF + 2.2μF MLCC 輸出電容器。I 設(shè)為 0.8A（滿負載的 30%），并在適用時再次使用 VOUT 的 rms 值。

方程式 2.

V_{R} ? \frac{? I}{{8 ? F}_{S W} ? C_{O U T}}

方程式 3.

? I ? \frac{(V_{I N} - V_{O U T_r m s}) ? V_{O U T_r m s}}{{V_{I N} ? F}_{S W} ? L}

圖 2-2 反饋電路

交流輸出波形來自施加在 FB 電壓上的交流電壓。圖 5 展示了電流如何流經(jīng)反饋分壓器系統(tǒng)，為系統(tǒng)生成 V_{OUT_TROUGH} 和 V_{OUT_pk}。隨著交流信號減小，流經(jīng)交流電阻器的電流增大，有效 VOUT 減小。降壓穩(wěn)壓器實質(zhì)上起著放大器的作用，將小信號轉(zhuǎn)換為交流電壓源。以下是用于設(shè)置反饋電阻器電路參數(shù)值的一系列公式。V_{PDLC_pk} 是根據(jù)規(guī)格為特定應用設(shè)置的系統(tǒng)參數(shù)。通常選擇 100kΩ 作為 R_FBT 的可靠阻值。LM65625 的 V_REF 為 0.8V，但該值可能因降壓轉(zhuǎn)換器不同而異。

方程式 4.

V_{P D L C_p k} = V_{O U T_p k} - V_{O U T_t r o u g h}

方程式 5.

R_{F B B} = R_{F B T} ? \frac{V_{R E F}}{V_{O U T_t r o u g h} - V_{R E F}}

方程式 6.

{R_{E Q} = R}_{F B B} | {| R}_{F B B_A C}

方程式 7.

R_{E Q} = R_{F B T} ? \frac{V_{R E F}}{V_{O U T_p k} - V_{R E F}}

方程式 8.

R_{F B B_A C} = \frac{V_{F B B} ? R_{E Q}}{V_{F B B} - R_{E Q}}

下圖展示了降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓波形與電感器電流波形。該設(shè)計可提供穩(wěn)定的 60Hz 輸出電壓。SIMPLIS 等仿真軟件對于提供快速結(jié)果和快速檢查設(shè)計是否穩(wěn)定非常有用。

圖 2-3 仿真結(jié)果

該應用電路也已通過實驗室實測驗證。我們配置了兩個 LM65645EVM 和一個函數(shù)發(fā)生器來對該設(shè)計進行了測試。圖 2-4 表明此類拓撲能夠產(chǎn)生 PLDC 所需的 60Hz 電壓。

圖 2-4 實驗室結(jié)果