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适用于汽车无线电系统AM和FM波段的低噪声开关电源

时间:09-08 来源:收集整理 点击:

电阻值15m?。

优化IC1的外部元件

UVLO门限

为升压转换器IC1选择外部元件的第一步是确定外部欠压锁定(UVLO)门限,通过选择连接在主输入IN引脚、ON/OFF引脚和地之间的电阻分压器实现。对于该设计,我们在输入电压低于5V时关断器件;假设冷启动阶段具有较高电压。为R5选择100k?电阻后,利用式16选择R4电阻值:

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(式16)

所以为R4选择标准电阻值300k?。

过压输入(OVI)

如上文针对IC2的讨论,我们必须保证OUTA节点的电压不低于11.11V,以使降压控制器不超出稳压范围。考虑到这一电压门限,并为电感L1和二极管D2增加合理的压降,IC1必须在IN电压下降至11.5V以下时导通。然而,为优化效率,电池电压为正常值(IN = 12V)时,IC1不得工作。

为实现这一目的,利用连接在IN引脚、OVI引脚及地之间的电阻分压器根据主电源值使能或禁用IC1。所以,当OVI引脚上的电压超过1.228V电压门限时,禁用IC1;当OVI引脚电压下降至1.228V时,IC1导通,典型滞回为125mV。选择低边R2电阻分压器等于20k?,考虑到IC1在输入电压上升至11.6V以上时应关断,必须根据式17选择高边R1电阻分压器:

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(式17)

采用标准170k? R1电阻,当电源电压上升至11.67V以上时,禁用IC1。这为额定12V IN电池电压保留了330mV裕量。考虑到OVI比较器上的滞回,我们可估算使能IC1的主电源电压降值:

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(式18)

该结果证明滞回太大。我们必将将其降低,使主电源上的电压降门限至少为11.5V,可通过在OVI引脚和SS引脚之间增加串联电阻和肖特基二极管(R3和D1)实现。禁用IC1时,SS引脚内部连接至地,将R3与R2并联,有效减小滞回。R3使用180k?电阻,忽略二极管压降,主电源上的新电压降门限变为:

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(式19)

采用这一配置,有可能在输入电压上升和下降沿达到目标门限。注意,如果可行,另一种替代方法为使用外部比较器,以监测主电源并直接驱动OVI输入引脚。

输出电压

为维持2MHz固定开关频率,如IC1数据资料所述,所有应用条件下都有必要考虑170ns的最小tON。最小tON造成最小占空比为34%(采用2MHz开关频率),这限制了IC可调节的最小输出电压。请参见图4。为估算该电压门限,必须考虑升压调节器的占空比公式:

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(式20)

输入电压(VIN)为最大值(本设计中为11.67V)且IC1工作时达到最小占空比。通过改写式20,可估算出在此限制条件下的IC1的最小稳压输出:

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图4 IC1 (MAX15005)的电感电流

以上计算条件为最小占空比和最大输入电压,考虑肖特基二极管D2上的压降为0.3V,并忽略NMOS N1上的压降。所以,IC1必须将输出电压调节至17.38V以上,以确保所有工作条件下的开关频率均为2MHz。

通过为低边反馈电阻分压器R13选择10k?电阻,可以计算出高边反馈电阻分压器R14:

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(式22)

式中,VFB(MIN) = 1.215V。

最后,R14使用1%容限的137k?电阻,IC1调节的最小输出电压为:

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(式23)

这确保IC1的开关频率总是固定为2MHz。

假设该设计的输出功率等于20W (8V@2.5A),IC2的效率为90%,则IC1的输出功率必须至少为22.3W。所以,考虑到17.53V调节输出电压,IC1的平均输出电流为1.27A。利用IC1调节较高输出电压时,降低输出电流,从而要求低成本D2肖特基二极管。然而,输出电容C7必须能够承受IC1本身调节的输出电压。

同步和最大占空比

为保证IC1开关频率的外部同步,频率必须至少比设置的内部振荡器频率高102%。为R6选择7k?电阻,为C4选择100pF电容,IC1的内部振荡器频率大约为1MHz,允许外部同步频率为2MHz。

SYNC输入检测到同步信号上升沿时,电容C4通过内部1.33mA(典型值)电流源放电。当该电容上的电压(RTCT引脚)达到500mV时,电容C4通过连接至VREG5引脚的R6充电,直到检测到下一同步信号上升沿。放电时间(TDISCHARGE)决定调节器的最小tOFF。如果该时间小于160ns(如本例中),最小tOFF箝位至160ns。实际上,假设充电时间(TCHARGE)为340ns (TP = 500ns),RTCT上的电压增加:

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(式24)

考虑到放电阶段的净放电电流为615μA1,RTCT引脚上所增加电压的放电时间等于:

MM1304746465_opt.jpeg闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬儳缍婇弻鐔兼⒒鐎靛壊妲紒鐐劤缂嶅﹪寮婚悢鍏尖拻閻庨潧澹婂Σ顔剧磼閹冣挃闁硅櫕鎹囬垾鏃堝礃椤忎礁浜鹃柨婵嗙凹缁ㄥジ鏌熼惂鍝ョМ闁哄矉缍侀、姗€鎮欓幖顓燁棧闂備線娼уΛ娆戞暜閹烘缍栨繝闈涱儐閺呮煡鏌涘☉鍗炲妞ゃ儲鑹鹃埞鎴炲箠闁稿﹥顨嗛幈銊╂倻閽樺锛涘┑鐐村灍閹崇偤宕堕浣镐缓缂備礁顑呴悘婵嬫倵椤撶喍绻嗛柕鍫濈箳閸掍即鏌涢悤浣镐簽缂侇喛顕ч埥澶娢熻箛鎾剁Ш闁轰焦鍔欏畷銊╊敊鐠侯煈鏀ㄧ紓鍌氬€风粈渚€顢栭崟顖涘殑闁告挷鐒﹂~鏇㈡煙閹规劦鍤欑痪鎯у悑閹便劌顫滈崱妤€骞嬮梺绋款儐閹瑰洭骞冨⿰鍫熷殟闁靛鍎崑鎾诲锤濡や胶鍙嗛梺鍝勬处濮樸劑宕濆澶嬬厵闁告劘灏欓悞鍛婃叏婵犲嫮甯涢柟宄版嚇瀹曘劍绻濋崒娑欑暭闂傚倷娴囧畷鐢稿窗閸℃稑纾块柟鎯版缁犳煡鏌曡箛鏇烆€屾繛绗哄姂閺屽秷顧侀柛鎾寸懇椤㈡岸鏁愰崱娆戠槇濠殿喗锕╅崢鍏肩濠婂懐纾奸柣鎰靛墮椤庢粌顪冪€涙ɑ鍊愮€殿喗鐓¢、妤呭礋椤戣姤瀚奸梻浣告贡鏋繛鎾棑缁骞樼€靛摜顔曢柣鐘叉厂閸涱厼鐓傞梺杞扮閻楀﹥绌辨繝鍥ч柛娑卞枛濞呫倝姊虹粙娆惧剬闁告挻绻勯幑銏犫攽閸モ晝鐦堥梺绋挎湰缁嬫垵鈻嶉敐鍜佹富闁靛牆绻掗崚浼存煏閸喐鍊愭鐐插暞缁傛帞鈧絽鐏氶弲顒€鈹戦悙鏉戠仸閽冮亶鎮归崶鈺佷槐婵﹨娅i幏鐘诲灳閾忣偆浜堕梻浣藉吹閸o附淇婇崶顒€绠查柕蹇曞Л閺€浠嬫倵閿濆簼绨介柛濠勫仱濮婃椽妫冨ù銈嗙洴瀹曟﹢濡搁妷顔藉枠濠电姷鏁告慨鐑藉极閸涘﹥鍙忛柣鎴f閺嬩線鏌熼梻瀵割槮缁炬崘顫夐妵鍕冀椤愵澀绮堕梺缁樺笒閻忔岸濡甸崟顖氱闁瑰瓨绻嶆禒鑲╃磼閻愵剙鍔ゆい顓犲厴瀵鎮㈤悡搴n槶閻熸粌绻掗弫顔尖槈閵忥紕鍘介梺瑙勫劤椤曨厼煤閹绢喗鐓欐い鏃傜摂濞堟粓鏌℃担鐟板闁诡垱妫冮崹楣冩嚑椤掍焦娅﹀┑鐘垫暩婵參骞忛崘顔肩妞ゅ繐鍟版す鎶芥⒒娓氣偓閳ь剚绋撻埞鎺楁煕閺傝法肖闁瑰箍鍨归埞鎴犫偓锝庝簻缁愭稑顪冮妶鍡樼闁瑰啿绉瑰畷顐⑽旈崨顔规嫽婵炶揪绲介幉锛勬嫻閿熺姵鐓欓柧蹇e亝鐏忕敻鏌嶈閸撴艾顫濋妸锔芥珷婵°倓鑳堕埞宥呪攽閻樺弶鎼愮紒鐘垫嚀闇夐柨婵嗙墕閳ь兛绮欐俊鎼佸煛閸屾粌寮抽梻浣告惈閸熺娀宕戦幘缁樼厱閹艰揪绱曢敍宥囩磼鏉堚晛浠辨鐐村笒铻栧ù锝呭级鐎氫粙姊绘担鍛靛綊寮甸鍕仭闁靛ň鏅涚粈鍌溾偓鍏夊亾闁告洦鍓涢崢鐢告⒑閹勭闁稿鎳庨悾宄扮暆閳ь剟鍩€椤掑喚娼愭繛鍙夌矒瀵偆鎷犲顔兼婵炲濮撮鎰板极閸ヮ剚鐓熼柟閭﹀弾閸熷繘鏌涢悙鍨毈婵﹦绮幏鍛存嚍閵壯佲偓濠囨⒑闂堚晝绉剁紒鐘虫崌閻涱喛绠涘☉娆愭闂佽法鍣﹂幏锟�...

(式25)

160ns最小tOFF意味着最大占空比为68%。再次将升压调节器占空比公式应用到本例(式20),要求最大占空比(较低输入电压,本例中为5V),IC1将OUTA引脚上的最大电压调节至:

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(式26)

该电压值保证IC2不工作在压差条件。

电感选择

升压调节器的最小输出电流约束电感值的选择。为确保调节器IC1总是工作在连续模式,最小电感值为:

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(式27)

该设计中,最差条件为VIN处于其最大值(11.67V)时,对应占空比为37%。

当8V节点的最小电流为1A,降压转换器IC2的效率为90%时,降压调节器的最小输出功率变为9.44W。该功率对应于538mA最小输出电流IOUTA(MIN),由升压

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