基于EL7558BC的DC/DC变换器的设计与实现

ΔV_IN= （3）

式中：ΔV_IN为没有大容量电容时的输入纹波电压的最大峰峰值；

I_OUT（MAX）为最大的直流负载电流。

大容量输入电容的值越大越有利于降低纹波电压，而其等效串联电阻（ESR）越大却会增加纹波电压，所以，要选择容量大且ESR低的电容。式（4）给出了大容量输入电容与输入纹波电压的大致关系。如果纹波电压还是太大，可以采用多个电容并联的方法。另外大容量输入电容的额定电压和电流也要合适。

ΔV_IN′=＋I_OUT（MAX）ESR_MAX （4）

式中：ΔV_IN′为有大容量输入电容时的输入纹波电压的最大峰峰值；

I_OUT（MAX）为最大的直流负载电流；

C_BULK为所采用的大容量输入电容即C₉；

ESR_MAX为大容量输入电容的最大ESR。

2.4 选择输出滤波元件

输出滤波元件的选择是DC/DC变换器设计中最关键的一环，输出滤波元件决定了电源的稳定性。重点是要选择两个元件，一个是输出电感L₁，另一个是输出电容C₁₀。影响电源稳定性的最关键参数是输出电容的ESR，电容的数据手册一般都会给出电容的最大ESR，而最小ESR通常为最大ESR的40％～60％。此外，在选择电容的时候，电容ESR的温漂也要适当考虑。

输出电感L₁具有存储能量和滤去纹波两大功能，电感的选择主要是由输入、输出电压，以及开关频率决定的。电感的额定电流必须大于最大输出电流（8A），电感值的选取可以由式（5）计算得到。

L_OUT=(V_IN(MAX)－V_OUT) （5）

式中：L_OUT为的输出电感，即L₁；

V_IN（MAX）为最大的输入电压；

V_OUT为输出电压；

ΔI_L为允许的最大输出电感纹波电流值，这个值通常必须小于0.8A。

电容的选择要从电容直流额定电压，电容的额定纹波电流，电源的最大输出纹波电压，电源的稳定性等四个因素去考虑。电容额定电压必须大于输出电压，一般至少要比输出电压高出10％，以控制纹波和瞬态响应。最大的电容纹波电流（即电容RMS电流）可以用式（6）计算，所选电容的额定纹波电流必须大于式（6）的计算结果。

I_{C（RMS，MAX）}=（6）

式中：I_{C（RMS，MAX）}为最大的电容RMS电流。

对于电源的最大输出纹波电压，首先，要确定具体应用对输出纹波电压的要求，EL7558BC芯片输出纹波电压必须限制在输出电压的2％以内。接着，利用式（7）计算允许的电容最大ESR，选择最大额定ESR小于式（7）计算值，以确保输出纹波电压符合应用要求。另外，电容ESR的温漂也必须考虑在内。

ESR_MAX′=（7）

式中：ESR_MAX为允许的最大输出电容ESR；

ΔV_（MAX）为允许的最大输出纹波电压值；

ΔI_L（MAX）为允许的最大输出纹波电流值，这个值通常必须小于0.8A。

可以通过多个电容并联的方法来降低ESR，提高电路的瞬态响应，不过总的ESR必须大于10mΩ，总的电容值必须大于330μF。

2.5 布局布线注意事项

在布局布线时，原则是所有的外围元器件要尽可能的靠近EL7558BC电源芯片，尤其是去耦电容和旁路电容必须布在相应的管脚附近。EL7558BC器件有两个地（模拟地和电源地），模拟地连接所有噪声敏感信号，而电源地连接有噪声的信号。两个地之间引入噪声将降低芯片的性能，尤其在大电流输出的情况下。但是，模拟地的噪声过大将会影响控制信号，所以，推荐把模拟地和电源地分开，并且两个地在一点（通常在芯片下面或者在输入或输出电容的负边）直接连接以降低两个地之间的噪声。连接反馈脚（脚1和脚28）的走线对噪声最为敏感，要尽可能地短，最好布在两个地线中间。

EL7558BC芯片的散热主要靠VSSP引脚以及芯片底部的散热焊盘。为了达到良好的散热性能，散热焊盘必须完全焊接在PCB上，如果有中间的地层时，必须通过多个过孔把地层与散热焊盘相连以提高散热效果。

3 结语

我们采用以上方法，用两块EL7558BC芯片设计了基于FPGA的MPEG4解码器芯片设计演示开发板的电源（输入4.5～5.5V，输出3.3～1.5V）。其中3.3V输出的设计电路如图1所示，各项指标如下：

1）输出电压校准在输入电压从4.5V到5.5V及负载电流从0到8.0A的范围内变化时，输出电压变化不超过1.0％；

2）负载瞬态响应负载电流在15μs内从0A到8A或从8A到0A突变，输出电压瞬时波动不超过120mV，波动时间不超过25μs；

3）输出电压纹波在输入电压为4.5～5.5V时，输出电压纹波峰峰值低于22mV。

4）输入电压纹波在负载为8A，输入电压为4.5～5.5V时，输入电压纹波峰峰值大约为230mV，增大输入电容值，将C₉从220μF换成470μF，输入电压纹波峰峰值降到180mV左右。

基于EL7558BC的 DC/DC模块设计体现了新型的快速，简易的电源解决方案，其设计方