LM2717型双降压直流/直流变换器的原理及应用

1 引言

LM2717是美国国家半导体公司推出的一款全新的高性能DC/DC变换器，内含2个降压脉宽调制(PWM)直流/直流变换器，其中一个专门用来提供固定输出3.3 V电压，另一个专门用来提供可调输出电压。2个变换器都设有导通电阻(RDSON)只有0.16 Ω的内部开关，确保转换效率最高，工作频率可以在300 kHz~600 kHz调节，系统可以采用较小巧的外部元件。每个变换器也可以用其关闭引脚单独关闭。该电路可广泛应用于薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)、测控装置、便携式产品和膝上电脑。

LM2717的主要特性如下：

3.3 V固定输出降压变换器，内有一个电流为2.2 A、电阻为0.16 Ω的内部开关；
　　可调降压变换器有一个电流为3.2 A、电阻为0.16 Ω的内部开关；
　　工作输入电压范围是4 V～20 V；
　　低电压输入保护；
　　可调工作频率范围为300 kHz-600 kHz；
　　24引脚TSSOP封装。
　　
　　2 引脚功能

如图1所示为LM2717的引脚排列，各个引脚的基本功能如下：

PGND(1，2，11，12)：电源地，AGND和PGND必须直接连在一起。
　　AGND(3,9，10)：模拟地，AGND和PGND必须直接连在一起。
　　FBl(4)：固定降压输出电压的反馈输入端。
　　VC1(5)：固定降压补偿网络连接引脚，接至电压误差放大器的输出端。
　　VVG(6)：带隙连接端。
　　VC2(7)：可调降压补偿网络连接引脚，接至电压误差放大器的输出端。
　　FB2(8)：可调降压输出电压的反馈输入端。
　　SW2(13)：可调降压电源开关输入端。开关连接在VIN引脚和SW2引脚之间。
　　VIN(14，15,23)：模拟电源输入端。VIN引脚应该直接连在一起。
　　CB2(16)：可调降压变换器自举电容器连接引脚。
　　SHDN2(17)：可调降压变换器的关闭引脚。低电压时激活。
　　SS2(18)：可调降压软启动引脚。
　　FSLCT(19)：转换频率选择输入端。利用一只电阻器可在300 kHz~600 kHz范围内设置频率。
　　SSI(20)：固定降压软启动引脚。
　　SHDNl(21)：固定降压变换器的关闭引脚。低电压时激活。
　　CBl(22)：固定降压变换器自举电容器连接引脚。
　　SWl(24)：固定降压电源开关输入端。开关连接在VIN引脚和SWl引脚之间。
　　
　　3 工作原理

图2所示为LM2717的内部结构框图。该器件有专门的保护电路，正常工作时，该电路对LM2717具有保护功能。当器件温度过高时，热关闭电路会切断电源。OVP比较器在电源启动和关闭期间保护电源装置，防止器件在最小输入电压下工作。OVP比较器被用来防止输出电压在没有负载情况下上升，允许在满载条件下的全脉宽调制(PWM)。当电源电流达到10μA时，该器件会使变换器工作在关闭模式。

该器件内含电流模式的脉宽调制降压调节器。降压调节器逐步把输入电压降低为一个较低的输出电压。在导通模式下(当电感电流在稳定状态下恒不为零时)，降压调节器有两个工作周期。电源开关连接在VIN和SWl、SW2引脚之间。

在第一个工作周期里，晶体管关断，二极管反向偏置。能量贮存在电感中，负载电流由COUT和通过电感增加的电流提供。在第二个工作周期中，晶体管导通，二极管正向偏置，由于电感电流不能瞬间改变方向。贮存在电感中的能量转移到负载和输出电容器。这两个周期的比率确定输出电压，输出电压可近似地定义为：

式中，D是开关的占空因数，D和D’为设计计算时需要。

　　4 应用设计

图3所示是LM2717的典型应用电路。图中，VIN是整个应用电路的电压输入端，VOUT1是固定降压变换器的电压输出端，VOUT2是可调降压变换器的电压输出端。CIN、Coot、CSS、CBOOT、L分别是输入电容器、输出电容器、软启动电容器、自举电容器、电感，这几个元件在设计时应着重考虑。这里主要介绍利用该电路进行设计时一些主要外元件的选择原则及需注意的问题。

　　4.1 外部元件的选择

输出电压是依据反馈引脚和连接到输出端的电阻分压器设计的，如图3所示。反馈引脚的电压是1.26 V，因此根据式(2)，由反馈电阻比来设计输出电压：

输入电容器的选择。在输入引脚和电源地之间需接一只低ESR(等效电阻)的铝、钽或者陶瓷输入电容器CIN该输入电容器可防止输入端产生瞬时大电压。输入电容器的选择是基于RMS电流和电压要求。

RMS电流由下式给出：

当输