基于控制器LM2727的高速同步降压开关稳压器设计

0kHz，Rfadj值为

　　

3.7 控制环路补偿元件选择

连接在LM2727引脚EAO和FB之间的RC1、CC1和CC2组成控制环路的补偿网络，用作改善误差放大器DC增益和频带宽度BW。选择RC1=229kΩ、CO1=4.7PF、CO2=270PF，可以获得63°的相补角和29.3kHz的带宽。

3.8 输出电压设置元件选择

连接在IC反馈脚FB上的电阻分压器Rfb1/Rfb2用作感测输出电压，也用来设置输出电压值。IC脚FB内部门限为0.6V，因此可得：

　　

可以选择Rfb1=Rfb2=10kΩ。

3.9 电流限制电阻RCS选择

LM2727通过引脚ISEN感测Q2上的电压来限制输出电流。在低端开关Q2导通时，IC内部一个50μA的电流通过RCS，RCS值为：

RCS=RDSON（Q2）×ILIM/50μA

上式中：RDSON（Q2）为低端开关导通电阻；ILIM为限制电流。若Q2的RDSON（Q2）为10mΩ，ILIM为15A（当有足够余地），RCS则为3KΩ，可以选用3.3KΩ的标准电阻。

3.10 软启动电容CSS选择

LM2727脚SS上的外部接地电容CSS，用作设置软启动时间tss，计算公式为

CSS=tss/2.5×105

像微处理器等需要的延时一般为3ms，因此Css可以选用12nF/25V的电容器，例如Vishay的V71206X123Kxx，尺寸为1206。

3.11 功率MOSFET与自举二极管选择

在计算电流限制电阻时，电流限制值设定在15A，MOSFET的导通电阻不大于10mΩ，据此Q1和Q2可选用Vishay公司的Si442DY型功率MOSFET。

连接在Vin与IC脚BOOT之间的自举二极管D1，可选用30V的BAT-54型肖特基二极管。

3.12 效率的计算

DC-DC开关稳压器的效率取决于系统总功率损耗，MOSFET功率损耗在总功率损耗中居支配地位。

（1）MOSFET的功率损耗

MOSFET的功率损耗包括导通损耗、栅极充电损耗和开关损耗。

MOSFET的导通损耗PCnd为

PCnd=D(Io2RDSONK)+(1-D)( Io2RDSONK)

上式中：因数K=1.3；Si4442DY的RDSON=4.1mΩ；IO=10A；D=0.24。据此可得：RCnd=0.533W。

MOSFET的开关损耗Psw为

Psw=0.5VinIo(tr+tf)fsw

上式中：Si4442DY的上升时间tr=11ns，下降时间tf=47ns，Vin=5V，fsw=300kHz，因此可得Psw=0.435W。

MOSFET的栅极充电损耗RGC为

RGC=nVccQGSfsw

上式中：n为MOSFET数量，n=2；QGC为栅极电荷，Si4442DY的QGC=36nC。按上式计算的结果是PGC=0.108W。

MOSFET的总功率损耗PC(Q1,Q2)为

PC(Q1,Q2)=PCnd+PSW+PGC=0.533W+0.435W+0.108W=1.076W

（2）输入电容器损耗

输入电容器功率损耗RCin可根据下式计算：

　　

上式中，n为电容器个数，n=2；RESR=18mΩ；I2rms-rip=4.27A。计算结果为PCin=0.082W。

（3）输入电感器损耗

DC输入电流IIN-DC为

IIN-DC=IOD/η=10A×0.24/0.85=2.82A

输入电感器损耗PLin为

PLin=I2IN-DCRDC(Lin)=(2.82A)2×7mΩ=0.055W

（4）输出电感器损耗

输出电感器DC电阻RDC（L1）=4mΩ，其功率损耗RL1为

PL1=I2ORDC(L1)=(10A)2×4mΩ=0.4W

（5）LM2727芯片损耗

LM2727芯片电压VCC=5V，工作电流IQ-VCC=2mA，功率损耗PIC为

PIC=IQ-vcc VCC=2mA×5V=0.01W

此外，输出电容器形成降压开关变换器功率级的另一半，在计算效率时可以不考虑其损耗。

系统总功率损耗Ptotal为

Ptotal=PC(Q1,Q2)+PCin+PLin+PIC=1.076W+0.082W+0.4W+0.01W=1.568W

稳压器输出功率为PO=IOVO=10A1.2V=12W

系统效率η为

η=Po/(Po+Ptotal)=12W/(12W+1.568W)=88.4%

4、降压开关稳压器电路举例

一种3.3V输入、0.8V/5A输出的500kHz降压稳压器电路如图4所示。该电路的输入DC总线电压Vin为3.3V，LM2727的供电电压VCC为5V，系统效率达87%，Q1、Q2选用Si4442DY，D1选用BAT-54。

图5所示是一种单独为LM2727内部MOSFET栅极驱动器供电的降压稳压器电路。该电路消除了由D1和Cboot组成的自举电路，+12V的电源电压直接加至1C的BOOT端。这种稳压器的输入电压Vin为5V，输出为1.8V/3A，开关频率为600kHz。Q1/Q2采用Si4826DY型双N沟道MOSFET。

图6所示为应用于不对称数字用户线（ADSL）的降压稳压器电路。由于两个LM2727的引脚SS是连在一起的，故两个IC同时启动，软启动时间为5ms，1.8V和3.3V的两个输出同步发生。如果在一个电路中发生UV或OV故障，两个电路则同时锁断。电路的开关频率为1.4MHz，输出均为1A。Q1/Q2选用SO-8封装的Si4826DY，D1选用BAT-54。

5、结束语

LM2727是一种电压模式高速同步降压稳压器PWM控制器。这种多项参数可编程并具有电源好标志、输出关闭（SD）、电流限制和UVP/OVP的控制器，适合于机顶盒、薄客户机（thin clients）、DSL/线缆调制解调器等应用。