基于MAX668/MAX669的升壓型DC/DC變換器的設(shè)計(jì)
34確定峰值電感電流
峰值電感電流為
ILP=ILDC+I(xiàn)LPP/2(3)
式中:ILDC為平均直流輸入電流;
ILPP為電感峰卜邐撇ǖ緦鰲ILDC=(4)
式中:VD為肖特基整流二極管D1的正向壓降;
VSW為外部FET壓降。
當(dāng)導(dǎo)通時(shí)ILPP=(5)
式中:L為電感量。
選擇的電流飽和值應(yīng)該等于或高于計(jì)算值。
另外電感應(yīng)該有盡可能小的電阻值,該電阻的耗能為
PLR=(IOUT×VOUT/VIN)2×RL(6)
式中:RL為電感串聯(lián)等效電阻。
當(dāng)確定峰值電感電流值后,根據(jù)器件的電氣特性得知在最壞情況下的最小電流限制閾值電壓為85mV,由最大負(fù)載電流下的電感峰值電流可得電流檢測器電阻為
RCS=85/ILP(mΩ)(7)
當(dāng)峰值電感電流大于1A時(shí),必須利用開爾文傳感器的連接型式將RCS連接在CS+和PGND之間,PGND和GND連接在一起。
3.5功率MOSFET的選擇
需要選擇N溝道的MOSFET,在選擇時(shí)主要考慮
1)總的門極電荷Qg;
2)反向傳遞電容或電荷CRSS;
3)通態(tài)電阻RDS(ON);
4)最大的VDS(max);
5)最小的閾值電壓VTH(min)。
當(dāng)頻率高時(shí),Qg和CRSS對效率的影響更大一些,為主要考慮對象。Qg同時(shí)影響器件的導(dǎo)通電流
IG=Qg×fOSC(8)
36二極管的選擇
高頻率要求選擇快速二極管,推薦使用肖特基二極管,因?yàn)槠渚哂锌旎謴?fù)時(shí)間和低的正向壓降。二極管的平均電流額定值需滿足下式計(jì)算值ID=IOUT+(9)
二極管的反向擊穿電壓必須高于VOUT。當(dāng)輸出電壓高時(shí),可選用硅整流管。
37輸出濾波電容
最小的輸出濾波電容為COUT(min)=(F)(10)
式中:VIN(min)為最小期望的輸入電壓。
輸出紋波主要由電容等效串聯(lián)電阻ESR決定,一般取2~3倍的COUT(min)。此時(shí)輸出紋波電壓為
VRI(ESR)=ILP×ESR(11)
38輸入電容的選擇
輸入電容CIN可以減小電流噪聲和輸入電源的電流峰值。輸入電容值主要由輸入電源的等效阻抗值決定。阻抗越大,電容值越大,一般選擇輸入電容值CIN與輸出電容值COUT相等。
39旁路電容
在REF和GND之間連接1個(gè)022μF的旁路電容,在LDO和GND之間連接1個(gè)1μF的旁路電容,在VCC和GND之間連接1個(gè)01μF的旁路電容,而且所有的旁路電容離管腳越近越好。
310補(bǔ)償電容
由于輸出波電容的等效串聯(lián)電阻ESR將在控制環(huán)中增加1個(gè)左半平面零點(diǎn),影響穩(wěn)定性,因此在FB和GND之間需要連接一個(gè)補(bǔ)償電容CFB,CFB與反饋等效電阻作用形成一個(gè)極點(diǎn),從而抵消ESR引起的零點(diǎn)。因此補(bǔ)償電容值為CFB=COUT×(F)(12)
式中:R2和R3為反饋電阻。
實(shí)際取值可以為計(jì)算值的50%~150%。
4結(jié)語
MAX668/MAX669可廣泛地應(yīng)用于升壓型、SEPIC、反激型和隔離型等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),在選擇運(yùn)行模式和芯片時(shí),有幾點(diǎn)需要注意:
1)當(dāng)VIN低于27V時(shí),必須選擇MAX669芯片且連接為自舉模式。當(dāng)輸出電壓始終不高于55V時(shí),LDO需要與VCC短接,使LDO調(diào)壓器失效,以消除LDO的壓降。
2)當(dāng)VIN高于30V時(shí),尤其是輸出電壓較高時(shí),采用非自舉模式可以減少芯片靜態(tài)損耗,同樣當(dāng)VIN始終不高于55V時(shí),LDO需要與VCC短接,使LDO調(diào)壓器失效,以消除LDO的壓降。
3)當(dāng)VIN在3.0~4.5V之間時(shí),若連接為自舉模式,盡管增加了靜態(tài)功耗,但可以提高門極驅(qū)動能力,減小MOSFET的通態(tài)電阻,從而提高系統(tǒng)的效率。
4)當(dāng)VIN始終高于45V時(shí),采用非自舉模式較好,因?yàn)榇藭r(shí)若采用自舉模式,不會增加門極驅(qū)動能力,但是額外地增加了芯片的靜態(tài)功耗。
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