LM2717型雙降壓直流/直流變換器的原理及應用
4.1 外部元件的選擇
本文引用地址:http://www.bjwjmy.cn/article/82971.htm輸出電壓是依據(jù)反饋引腳和連接到輸出端的電阻分壓器設計的,如圖3所示。反饋引腳的電壓是1.26 V,因此根據(jù)式(2),由反饋電阻比來設計輸出電壓:
輸入電容器的選擇。在輸入引腳和電源地之間需接一只低ESR(等效電阻)的鋁、鉭或者陶瓷輸入電容器CIN該輸入電容器可防止輸入端產(chǎn)生瞬時大電壓。輸入電容器的選擇是基于RMS電流和電壓要求。
RMS電流由下式給出:
當輸入電壓VIN等于2VOUT時,RMS電流達到最大值(IOUT/2)。應該對兩個變換器分別計算該值,然后相加得到總RMS電流。如果使用鋁或陶瓷電容器來說,電壓應至少高于輸入電壓最大值的25%。如果使用的是鉭電容器,需要電壓大約是輸入電壓最大值的2倍。對于較低的負載電流輸出應用和較少的動態(tài)(快速變化)負載環(huán)境來說,最小電容值應為47 μF。因此在這種應用中,推薦使用一只68μF-100μF的低ESR電容器。推薦在輸入引腳和接地引腳之間放置一只O.1 μF~4.7 μF電容器,以減少高頻毛刺。
電感的關鍵參數(shù)是電感系數(shù)、峰值電流和直流阻抗。電感系數(shù)與電感波紋電流峰-峰值、輸入電壓以及輸出電壓有關(工作頻率是300kHz)。即:
較高的波紋電流能減小電感系數(shù),但是會增加電感和開關裝置的電導損耗、核損耗和電流壓力。對于同樣輸出電壓波紋要求,則需要一只大容量的輸出電容器。波紋電流設置為直流輸出電流的30%是合理的。因為波紋電流會隨著輸入電壓增加而增加,最大輸入電壓會削弱電感系數(shù)。電感的直流阻抗是效率的一個主要參數(shù)。較低的直流阻抗可利用一個較大的線圈實現(xiàn)。效率和尺寸大小之間的良好折衷方案為電感銅損耗等于輸出電壓的2%。
輸出電容器(CONT)的選擇受最大允許輸出電壓波紋影響。輸出電壓波紋在固定頻率脈寬調(diào)制模式下近似值為:
ESR在決定電壓波紋時通常起著支配的作用。推薦使用低ESR的鋁電解電容器或鉭電容器。溫度低于-25℃時不要使用電解電容器,因為它的ESR低溫下會極快的上升。而陶瓷或鉭電容器則在低溫時具有較好的ESR,因此在低溫應用中首選陶瓷或鉭電容。
自舉電容器推其使用4.7 nF或者較大的陶瓷電容器。對于輸入電壓小于2倍的輸出電壓的應用,推薦采用更大的自舉電容器。
該器件無允許快速啟動的內(nèi)部軟啟動,但是也會產(chǎn)生大的浪涌電流。因此,對于需要降低浪涌電流的應用,該器件有限制DC/DC轉換調(diào)節(jié)器啟動時浪涌電流的電路。浪涌電流限制電路可作為軟啟動。外部的SS引腳用來調(diào)節(jié)軟啟動的特殊應用。電流ISS影響外部軟啟動電容器CSS,軟啟動時間計算為:
該器件的關閉引腳可以用1.8 V或者更高的邏輯信號進行控制。如果不使用引腳的關閉功能,則應斷開該引腳。關閉引腳的最大電壓為7.5 V。如果由于系統(tǒng)或者其他方面的限制,關閉引腳需要使用更高的電壓,則推薦在應用電壓引腳和關閉引腳之間接一只100 kΩ或者更大阻值的電阻器來保護該功能。
4.2 需注意的問題
該器件有兩個獨立的接地引腳,PGND用于驅動器和升壓式NMOS電源裝置,AGND可靈敏模擬控制電路。AGND和PGND引腳應該直接連在一起。反饋和補償網(wǎng)絡應該直接連接到一個專門模擬地層,這個模擬地層必須連接至AGND引腳。如果沒有模擬地層,反饋和補償網(wǎng)絡必須直接連接至AGND引腳。而將這些網(wǎng)絡連接到PGND引腳會給系統(tǒng)增加噪聲。輸入旁路電容器CIN必須盡量靠近該器件放置,如圖3所示。這有助予減少影響輸入電壓波紋的銅線阻抗。為了濾除額外輸入電壓,應將一只0.1μF~4.7μF的旁路電容器與CIN并聯(lián),盡量靠近VIN引腳,以抑制任何高頻噪聲。輸出電容器COUT1和COUT2也應該靠近LM2717放置。對輸出電容器COUTX的銅線連接能夠增加連續(xù)阻抗,直接影響輸出電壓波紋。反饋網(wǎng)絡的電阻器RFB1和RFB2應該盡量靠近FB引腳放置,遠離電感,使增加系統(tǒng)噪聲的銅線連接最短。電感和肖特基二極管的布線應該最短,以減少電源損耗并提高總體效率。
5 結束語
輸出電壓可調(diào)節(jié)的電源分配結構可以為系統(tǒng)的特殊應用集成電路及數(shù)字信號處理器提供穩(wěn)壓電源。美國國家半導體公司這款全新的雙通道降壓型DC/DC變換器不但具有高度的靈活性,而且性能卓越,是負載點結構采用的理想解決方案。
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