全桥移相ZVS控制器LTC3722-X的工作原理与如何实现自适应延时控制
1、引言
随着全桥移相zvs技术的推出，使该技术在大功率领域中得到了广泛的应用。通过引入超前臂和滞后臂的概念，人们提出了 多种实现zvs的新方法，并得到了广泛的实际应用。但是，全桥移相zvs变换器仍然存在如下一些缺点：
1）软开关的边界条件，滞后臂（被动臂）实现zvs的范围受负载和电源电压的影响，轻载时难以实现zvs，导致效率下降；
2）引入了大的谐振电感，增加了功率损耗，降低了，效率；
3）整流管换流时，谐振电感与整流管的寄生电容产生强烈振荡，导致整流管的电压应力较高，吸收电路的损耗较大，有较大的开关噪音；
4）占空比丢失。
ltc3722-x是美国凌特公司2003年4月推出的一款新的全桥移相zvs控制器，它设有电流型（ltc3722-1）及电压型（ltc3722-2）两个版本，可以有效地解决或缓解以上问题。其除了具有传统的全桥pwm控制器的通用功能外，还增加了两个特色的新技术，即
1）加入了自适应（adaptive）零电压延迟控制，从而使变换器几乎能在整个工作条件下都实现zvs。由于采用自适应技术，大幅度减小了谐振电感，即缩小了谐振电感的体积及功耗，从而也减小了占空比的丢失以及由此而带来的功率损耗。
2）集成了同步整流控制，可以调节同步整流mosfet关断的延迟时间，在变压器的二次侧给出两个相差180度的同步整流的驱动脉冲。 1 ltc3722-x的结构 ltc3722-x包括ltc3722-l（电流型）和ltc3722-2（电压型）两种芯片。其管脚如图1和图2所示，管脚说明见表1。
图2是ltc3722-2的内部结构图，主要包括自适应和固定延时电路、同步整流脉冲发生电路、参考电压电路、欠压锁定与软启动电路、误差放大器、斜坡补偿电路等。下面以ltc3722-2为例讨沦其主要特点。
2、自适应延时控制
ltc3722用于实现软开关的工作模式有两种：自适应延迟法和固定延时法，工作电路分别如图3及图4所示。
自适应延时时，ltc3722检测输入电源电压和每个桥臂中点的瞬时电压，以便在所希望的零电压条件达到时再命令开关传输，这种直接检测技术可以提供最佳的延迟时间，而不去管输入电压和负载的状态。直接检测技术仅需要一个简单的电阻分压器。如果没有足够的能量在zvs条件让两桥臂转换，当达到固定延迟时则强制转换。
ltc3722接成自适应型时，要使用3个端子的功能，即adly，pdly及sbus。adly及pdly分别检测主动臂（开关sc和sd）及被动臂（开关sa和sb）的2只mosfet的漏极电压pdly及adly的阈值电压对于上升及下降的转换都由总线电压（sbus端取得的电压）来没置。在正常总线电压时（例如48 v）sbus电压为1．5 v，由两只电阻从vin到gnd分压得到。其正比于vin的变化，ltc3722将上述3个电压比较后，调整4只mosfet的开关时间，以确保不论vin如何变化，都工作在zvs的条件下。
adly及pdly也是接到桥的两腰至gnd的分压器上，分别对应主动臂及被动臂。分压器的下电阻选为1 kω，上电阻则根据分压器的要求算出。为了确定其阻值，先要确定桥路两臂mosfet导通时的漏源电压和ltc3722控制器驱动两臂mosfet开关转换的时间间隔。由于mosfet的开启延迟及外驱动电路的延迟，理想的状态是功率mosfet刚好在vds为零时开启。设置adily及pdly的阈值电压时要根据m0sfet上的几个电压来决定，ltc3722依据内部逻辑计算出零电压的vds值，并给出适时的驱动信号，从而实现zvs开启。
ltc3722直接检测电路源自pdly及adly从低电平升至高电平时流出的取样电流。这就提供出一个人为滞后并免除pdly及adly处的开关噪声。所设置的adly及pdly从高到低的阈值与从低到高的阈值极为接近。因此，就可以让上端及下端mosfet的vds开关点能达到理想化。一般桥臂的两腰取样阻值分压取7 v，以便适应上面所叙述的2个延迟时间。
固定延时工作模式，可以通过sbus直接接到vref端。用3个电阻分压后，将其中2个点各接至pdly及adly端。这种方式的电平取样固定，工作模式也比较简单，但是效果会差一些。
另外，ltc3722可以在桥臂的开关导通信号发出之前调整延迟时间。如果没有足够的能量实现软开关，将自适应延迟电路给旁路掉。只要在dprg和vref之间外接一个电阻，该电阻调节从vref端进入dprg端的电流，正常时，dprg端的电压是2 v，调节电阻值得到的延迟时间可以从35 ns调至300ns。
3 、同步整流控制
近年来，随着半导体技术的发展，mosfet的导通电阻已经低于2mω，开关速度小于20ns，栅极驱动电荷小于25 nc。同步整流技术不仅应用于5v左右的低电压输出领域，而且在28v以下的输出电源中也取得广泛应用，对于提高变换器的效率起到关键作用。ltc3722恰恰提供了同步整流控制，可以大大简化控制系统的设计。ltc3722根据原边的驱动信号，经过优化计算，在变压器二次侧给出了同步整流的驱动信号，如图5所示。利用mosfet较低的导通电阻，可以有效地提高系统的效率。另外，ltc3722还可以设定同步整流的关断延时。这样在负载较大时，在变压器磁芯复位后，再关闭相应的整流mosfet使得续流能够从mosfet中导通，而不是体二极管。这个时间延迟可以通过调整管脚sprg接地的一个电阻来设定。该电阻调节从dprg端进入gnd的电流，通常，sprg端的电压是2v，电阻从10kω到200kω之间取值时，延迟时间可以调整到20-200ns。
其它的控制，例如：软启动、欠压锁定、频率设定、斜坡补偿、闭环设计等和以前的控制芯片（ltcl922）类似，就不多讨论了。
4 、ltc3722-x的应用
ltc3722-x适用于低压大电流的通信电源、服务器和分布式电源系统。 4．1 一种低压大电流电源方案 图6（a）是i．tc公司推荐的一种12v／240w电源设计方案，图6（b）则给出了这种电源的效率曲线。由图6（b）可知，当输入发生变化时，变换器在较大的负载范围内效率都很高。
4．2 通信电源设计方案
当前程控数字交换设备等通信设备所需要的多为48v或24v的直流电源。而变换器大都采用全桥拓扑，控制方式主要分为两种：zvs和zvszcs控制。由于以前的控制芯片内部没有集成同步整流控制，使得需要增加额外的电路再实现同步整流，所以实际应用较少。图7是基于ⅱc3722一x的通信电源的设计方案。
5、 结语
本文介绍了新型全桥移相zvs软开关控制器ltc3722-x的原理，详细地讨论了其如何实现自适应延时控制，以及集成的同步整流功能。该芯片功能强，设计简单，而且可以大大提高变换器的效率，是目前性能比较好的全桥pwm控制器。
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控制器的功能
随着全桥移相zvs技术的推出，使该技术在大功率领域中得到了广泛的应用。通过引入超前臂和滞后臂的概念，人们提出了 多种实现zvs的新方法，并得到了广泛的实际应用。但是，全桥移相zvs变换器仍然存在如下一些缺点：
1）软开关的边界条件，滞后臂（被动臂）实现zvs的范围受负载和电源电压的影响，轻载时难以实现zvs，导致效率下降；
2）引入了大的谐振电感，增加了功率损耗，降低了，效率；
3）整流管换流时，谐振电感与整流管的寄生电容产生强烈振荡，导致整流管的电压应力较高，吸收电路的损耗较大，有较大的开关噪音；
4）占空比丢失。
ltc3722-x是美国凌特公司2003年4月推出的一款新的全桥移相zvs控制器，它设有电流型（ltc3722-1）及电压型（ltc3722-2）两个版本，可以有效地解决或缓解以上问题。其除了具有传统的全桥pwm控制器的通用功能外，还增加了两个特色的新技术，即
1）加入了自适应（adaptive）零电压延迟控制，从而使变换器几乎能在整个工作条件下都实现zvs。由于采用自适应技术，大幅度减小了谐振电感，即缩小了谐振电感的体积及功耗，从而也减小了占空比的丢失以及由此而带来的功率损耗。
2）集成了同步整流控制，可以调节同步整流mosfet关断的延迟时间，在变压器的二次侧给出两个相差180度的同步整流的驱动脉冲。 1 ltc3722-x的结构 ltc3722-x包括ltc3722-l（电流型）和ltc3722-2（电压型）两种芯片。其管脚如图1和图2所示，管脚说明见表1。
图2是ltc3722-2的内部结构图，主要包括自适应和固定延时电路、同步整流脉冲发生电路、参考电压电路、欠压锁定与软启动电路、误差放大器、斜坡补偿电路等。下面以ltc3722-2为例讨沦其主要特点。
2、自适应延时控制
ltc3722用于实现软开关的工作模式有两种：自适应延迟法和固定延时法，工作电路分别如图3及图4所示。
自适应延时时，ltc3722检测输入电源电压和每个桥臂中点的瞬时电压，以便在所希望的零电压条件达到时再命令开关传输，这种直接检测技术可以提供最佳的延迟时间，而不去管输入电压和负载的状态。直接检测技术仅需要一个简单的电阻分压器。如果没有足够的能量在zvs条件让两桥臂转换，当达到固定延迟时则强制转换。
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adly及pdly也是接到桥的两腰至gnd的分压器上，分别对应主动臂及被动臂。分压器的下电阻选为1 kω，上电阻则根据分压器的要求算出。为了确定其阻值，先要确定桥路两臂mosfet导通时的漏源电压和ltc3722控制器驱动两臂mosfet开关转换的时间间隔。由于mosfet的开启延迟及外驱动电路的延迟，理想的状态是功率mosfet刚好在vds为零时开启。设置adily及pdly的阈值电压时要根据m0sfet上的几个电压来决定，ltc3722依据内部逻辑计算出零电压的vds值，并给出适时的驱动信号，从而实现zvs开启。
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3 、同步整流控制
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4 、ltc3722-x的应用
ltc3722-x适用于低压大电流的通信电源、服务器和分布式电源系统。 4．1 一种低压大电流电源方案 图6（a）是i．tc公司推荐的一种12v／240w电源设计方案，图6（b）则给出了这种电源的效率曲线。由图6（b）可知，当输入发生变化时，变换器在较大的负载范围内效率都很高。
4．2 通信电源设计方案
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