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适用于便携式产品的高效降压式DC/DC转换器

发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:466

        

    

    

    随着技术的进步,各种手持电子设备显示出融合的发展趋势,从而对电源管理提出了更高要求。本文介绍的新型控制ic采用电流/电压多路反馈技术,可提高dc/dc转换器的灵活性和效率。

    人们都希望能随时随地接收信息,例如最新的影评,或者知道自己所处的位置。这种对“移动信息”迅速增长的需求使手持电子产品设计人员面临着严峻挑战。技术融合意味着今后的手持式电子设备将集手机、pda、卫星导航和笔记本电脑等各项功能于一身,为此电源管理技术必须迎头赶上,帮助工程师设计出灵活高效、外型小巧的产品。

    xc9201/02系列是一种新型降压dc/dc转换器,可用于便携式产品的电源管理电路中,图1显示了这种dc/dc转换器控制ic内部原理图。

    多数dc/dc控制器ic都需要钽电容进行输出稳压,xc9201/02采用电流/电压多路反馈技术,用陶瓷电容取代钽电容,可极大节省空间和成本。其输出电压多路反馈信号和线圈电流都使用脉冲宽度调制(pwm),xc9202在中、高负载状态下使用脉冲宽度调制,在低负载状态下则可切换为脉冲频率调制(pfm),以适应较宽的负载范围且输出纹波更低。c类产品的输入电压范围为2.2v到20v,并可提供预置的输出电压;d类产品则采用1.2v到16v外部可选电压,只需简单外接分流电阻便可对输出电压进行设置。

    内部时钟与rc组合一起产生规则的锯齿波脉冲,将所有内部信号同步。只需调节与clk引脚相连的rc组合便可获得从100khz到600khz之间的任何频率。

    verr放大器用于监控输出电压,c类器件将来自电阻r1和r2的预置电压与0.9v参考电压进行比较,而d类器件则将来自fb引脚的外部可选电压与0.9v参考电压比较。无论是哪类控制器,当电压低于参考电压时,比较器都会提高输出电压。

    verr放大器的输出除了进入pfm/pwm逻辑开关外,还经过电阻rverr进入混频器。在pfm模式下,进入逻辑转换电路的信号作为电压检测器;在pwm模式下,它作为脉冲宽度控制信号。verr的增益和频率特性可在外部进行设置。

    ierr放大器监控线圈电流,每次转换时对vin和isen引脚间的电位差进行采样,然后按需要进行放大或保持并输入混频器。随后ierr输出一个信号,确保转换电流与vin和isen引脚间的电位差成反比,其增益和频率特性均固定不变。

    混频器将来自verr和ierr放大器的信号一并进行调制,调制后的输出信号进入pwm比较器,与clk引脚产生的锯齿脉冲进行比较。当信号大于锯齿波时向输出电路发送信号,启动外部开关。

    

    

    限流比较器通过vin和isen引脚监控线圈电流。当vin和isen引脚间的电位差达到或超过150mv时,限流比较器将输出一个信号,然后转换为逻辑信号,作为内部电路的dff复位信号。收到复位信号后,ext马上发出信号关断mos开关。当限流比较器发送使能信号接收数据时,它会在下一个时钟脉冲输出一个mos开关导通信号。如果此时vin和isen引脚间的电位差仍然较大,mos开关便会再次被关断。dff与clk引脚的时钟信号同步。

    在ce/ss引脚上外接rc可实现软启动功能。verr放大器上的参考电压受ce/ss引脚上的软启动电压限制,从而保证verr放大器工作时两个输入平衡,避免on-time信号过大。此外软启动时间必须大于时钟周期(clk)。ce/ss引脚的启动时间与软启动时间相同。

    该器件还具有欠压锁定(uvlo)功能。当输入电压(vin)降低到1.4v或以下时激活此功能,关断与ext引脚连接的mos开关。欠压锁定功能可避免在ic工作电压不稳定时导通外部mos开关,同时还保证在软启动期间不输出信号,直到内部电路稳定后才导通mos开关。

    图2是3.3v输出的典型应用配置,图3显示了输入电压为4.0v到12.0v时器件的效率。电路中所用的pmos晶体管为torex xp132a11a1sr,肖特基二极管为toko u3fwj44n,线圈为22μh的sumida cr105。

    xc9202系列控制器可自动在pfm和pwm模式之间切换,pfm/pwm比较器在每次转换时监控电流,当电流降到某个程度便会从pwm切换到pfm模式。

    当vout(d类产品中为fb电压)下降到设定值时,verr放大器将直接向逻辑模块发送信号,导通外部mos开关;在clk引脚输出时钟信号时,ext引脚则同时输出“导通(on)”信号,外部mos开关导通,电流通过线圈。在下列几种情况下mos开关将会被关断:

    1. 限流比较器发出限流信号(

        

    

    

    随着技术的进步,各种手持电子设备显示出融合的发展趋势,从而对电源管理提出了更高要求。本文介绍的新型控制ic采用电流/电压多路反馈技术,可提高dc/dc转换器的灵活性和效率。

    人们都希望能随时随地接收信息,例如最新的影评,或者知道自己所处的位置。这种对“移动信息”迅速增长的需求使手持电子产品设计人员面临着严峻挑战。技术融合意味着今后的手持式电子设备将集手机、pda、卫星导航和笔记本电脑等各项功能于一身,为此电源管理技术必须迎头赶上,帮助工程师设计出灵活高效、外型小巧的产品。

   &nbsc9201/02系列是一种新型降压dc/dc转换器,可用于便携式产品的电源管理电路中,图1显示了这种dc/dc转换器控制ic内部原理图。

    多数dc/dc控制器ic都需要钽电容进行输出稳压,xc9201/02采用电流/电压多路反馈技术,用陶瓷电容取代钽电容,可极大节省空间和成本。其输出电压多路反馈信号和线圈电流都使用脉冲宽度调制(pwm),xc9202在中、高负载状态下使用脉冲宽度调制,在低负载状态下则可切换为脉冲频率调制(pfm),以适应较宽的负载范围且输出纹波更低。c类产品的输入电压范围为2.2v到20v,并可提供预置的输出电压;d类产品则采用1.2v到16v外部可选电压,只需简单外接分流电阻便可对输出电压进行设置。

    内部时钟与rc组合一起产生规则的锯齿波脉冲,将所有内部信号同步。只需调节与clk引脚相连的rc组合便可获得从100khz到600khz之间的任何频率。

    verr放大器用于监控输出电压,c类器件将来自电阻r1和r2的预置电压与0.9v参考电压进行比较,而d类器件则将来自fb引脚的外部可选电压与0.9v参考电压比较。无论是哪类控制器,当电压低于参考电压时,比较器都会提高输出电压。

    verr放大器的输出除了进入pfm/pwm逻辑开关外,还经过电阻rverr进入混频器。在pfm模式下,进入逻辑转换电路的信号作为电压检测器;在pwm模式下,它作为脉冲宽度控制信号。verr的增益和频率特性可在外部进行设置。

    ierr放大器监控线圈电流,每次转换时对vin和isen引脚间的电位差进行采样,然后按需要进行放大或保持并输入混频器。随后ierr输出一个信号,确保转换电流与vin和isen引脚间的电位差成反比,其增益和频率特性均固定不变。

    混频器将来自verr和ierr放大器的信号一并进行调制,调制后的输出信号进入pwm比较器,与clk引脚产生的锯齿脉冲进行比较。当信号大于锯齿波时向输出电路发送信号,启动外部开关。

    

    

    限流比较器通过vin和isen引脚监控线圈电流。当vin和isen引脚间的电位差达到或超过150mv时,限流比较器将输出一个信号,然后转换为逻辑信号,作为内部电路的dff复位信号。收到复位信号后,ext马上发出信号关断mos开关。当限流比较器发送使能信号接收数据时,它会在下一个时钟脉冲输出一个mos开关导通信号。如果此时vin和isen引脚间的电位差仍然较大,mos开关便会再次被关断。dff与clk引脚的时钟信号同步。

    在ce/ss引脚上外接rc可实现软启动功能。verr放大器上的参考电压受ce/ss引脚上的软启动电压限制,从而保证verr放大器工作时两个输入平衡,避免on-time信号过大。此外软启动时间必须大于时钟周期(clk)。ce/ss引脚的启动时间与软启动时间相同。

    该器件还具有欠压锁定(uvlo)功能。当输入电压(vin)降低到1.4v或以下时激活此功能,关断与ext引脚连接的mos开关。欠压锁定功能可避免在ic工作电压不稳定时导通外部mos开关,同时还保证在软启动期间不输出信号,直到内部电路稳定后才导通mos开关。

    图2是3.3v输出的典型应用配置,图3显示了输入电压为4.0v到12.0v时器件的效率。电路中所用的pmos晶体管为torex xp132a11a1sr,肖特基二极管为toko u3fwj44n,线圈为22μh的sumida cr105。

   &nbsc9202系列控制器可自动在pfm和pwm模式之间切换,pfm/pwm比较器在每次转换时监控电流,当电流降到某个程度便会从pwm切换到pfm模式。

    当vout(d类产品中为fb电压)下降到设定值时,verr放大器将直接向逻辑模块发送信号,导通外部mos开关;在clk引脚输出时钟信号时,ext引脚则同时输出“导通(on)”信号,外部mos开关导通,电流通过线圈。在下列几种情况下mos开关将会被关断:

    1. 限流比较器发出限流信号(

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