混合集成电路DC/DC变换器的设计与应用

成电路DC/DC变化器设计方案1

从混合集成电路DC/DC变换器设计原理图可以看出，该电路中主要包括控制器、驱动器和MOSFET等有源器件模块。在实际使用时，电源输出端需要外接电感、电容等器件对输出电压信号进行滤波；同时，输出的电压信号需要接到电路的反馈引脚上，以保证电路的正常工作。

采用本方案设计的混合集成电路DC/DC变换器含有控制器、驱动器和MOSFET等有源器件，其整机效率可以高达95%，电源变换系统性能高，相对于标准模块具有更高的性价比。

采用本方案设计的混合集成电路DC/DC变换器产品有FAN5029、FAN5069等。器件寄生效应低，输出电压纹波低，温度范围宽。

2 混合集成电路DC/DC变换器设计方案2

混合集成电路DC/DC变换器设计方案2是在一片混合集成电路DC/DC的设计中采用了两片专用或优化了MOSFET的同步BUCK电源转换拓扑结构，其电路原理如图2所示。

　　图2　混合集成电路DC/DC变化器设计方案2

采用方案2设计的混合集成电路DC/DC变换器中，两个MOSFET器件具有互补的作用，以降低开关损耗，而这两个器件的设计位置可根据设计者的实际需要进行布局。该芯片还内置直通保护电路，可以有效防止电路上下桥臂的直通，大大地提高了电路的可靠性。在驱动电路设计部分，不仅比常规的电源变换设计增加了驱动能力，减少MOSFET的开通关断损耗，还把Boost-trap二极管也集成在芯片内部，以简化外部用户系统电路的设计。

DC/DC变换器的电压输出端需要外接电感和电容，对输出电压信号进行滤波，以满足用户系统电路的需要。变换器输出的电压信号需要接到芯片的反馈引脚上，以保证电路的正常工作。

采用此方案设计的混合集成电路DC/DC变换器产品有FDMF6700、FDMF8700等。器件中采用驱动集成电路加两个功率MOSFET的设计方法，寄生效应极低，输出电压纹波低，工作温度范围宽，且节省了大量的板空间。

接口设计

采用Fairchild公司DC/DC变换器方案设计的电源变换器具有较大的电压输入范围，可根据需要在3.3～24V之间调整，该公司DC/DC变换器的输出电流可达到30A，输出电压范围根据需要可设计为高到输入电压的90%或低到0.8V。

Fairchild公司的DC/DC变换器除了基本的电压输入、输出端口外，一般还有HDRV（上桥臂MOSFET驱动引脚）、LDRV（下桥臂MOSFET驱动引脚）、GLDO（门驱动信号引脚）、DISB（禁止信号引脚）、PWM（脉宽调制信号引脚）、BOOT（反馈信号引脚）等信号端口，具体到各型器件则会有微小的差异。

功耗情况

消费类电子产品由于使用环境以及自身条件的限制，用户对所选用器件的功耗要求非常苛刻，尤其是电源变换器等便携式设备。

以Fairchild公司的产品为例，其混合集成电路DC/DC变换器采用集成化方案设计，并力求减小MOSFET的开通关断损耗，整机效率可高达95%。由于该变换器具有较高的转换效率，因此内部电路热损耗低，在实际使用中只需要使用较小的散热器或不用散热器，从而可以降低系统电路的总体设计成本。

封装形式与尺寸

由于数码相机、摄像设备、媒体播放器、桌面电脑等电子设备的外型力求小巧，因此这类产品对内部电路设计中器件的选用也同样要求小巧而高效。

很多电源公司都采用了更小更薄的封装形式，以节省系统电路的设计空间。如Fairchild 公司的FAN5069采用TSSOP-16封装形式，尺寸仅为1.1mm×5mm×6.4mm；FDMF8700采用SMD封装形式，尺寸仅为0.8mm×8mm×8mm。

混合集成电路DC/DC变换器的在系统应用

混合集成电路DC/DC变换器在系统电路中应用时，需要提供必要的外接器件和控制信号。

在变换器的输入端，需要输入合适的控制信号及直流电压，以保证电路内部的各分离器件按设计的意图工作。同时，为了滤除输入电压信号上的噪声，建议在输入电压和地之间接入旁路电容，其容值应大于1μF。

在变换器的电压输出端需要接入合适参数的电感、电容，以滤除输出电压上的噪声。混合集成电路的输出电压需要通过自举电容接到电路的反馈引脚，以保证电路能够正常工作。

混合集成电路FDMF8700为Fairchild公司推出的采用混合集成电路设计方案2的一种产品，其特点有：输入电压典型值12V，开关频率最大可达500kHz，输出电流最大可达30A，器件内在的适应性门驱动，内部集成的自举二极管，器件最高效率大于90%，低压锁定，输出电压可禁止，采用微型SMD封装形式，产品制造使用无铅材料。FDMF8700电源变换器的典型应用电路如图3所示。

　　图3　FDMF8700电源变化器的典型应用电路图

图3的电路中，DISB端为输出禁止信号，可以方