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580kHz定频电流模式步降DC/DC控制器ADP1864

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:332

  美国模拟器件公司生产的固定频率电流模式dc/dc步降变换器控制器adp1864与凌特公司的ltc1772和ltc3801引脚兼容。adp1864输入电压vin范围为3.15~14v,输出电压vo为o.8v~vin,输出电流可达5ao adp1864驱动一个p沟道mosfet,效率可达92%。adp1864的应用领域主要包括无线装置、1~3节锂离子电池供电的设备、机顶盒、处理器内核电源和硬盘驱动器等。

封装、引脚功能及工作原理

  adp1864采用6引脚tsot封装,引脚排列如图1所示。

  adp1864的各引脚功能见表1 。

  adp1864的内部结构及应用中的外部元件连接如图2所示。图中,cin和co分别为输入和输出电容,rcs为电流感测电阻,r3与c1为ic内部跨导误差放大器输出端(comp)上的环路补偿网络,q1为功率开关,d1和l1分别为降压二极管和电感器。

  adp1864内部振荡器(osc)频率为580khz。在每个振荡周期开始时,ic引脚6上的输出驱动q1导通,l1中产生电流并且增加。当电流感测放大器电压等于在引脚comp上的电压时,内部触发器复位,pgate脚上的电压变为高电平,q1截止,电感电流减小,直到下一个振荡周期开始为止。

  输出电压vo在分压器电阻r2上的感测信号经ic的fb引脚输入到内部误差放大器的负输入端。误差放大器正输入端连接0.8v的参考电压vref,误差放大器输出电压即是引脚comp上的电压。

  adp1864提供软启动功能,可以限制输入浪涌电流、电感电流增加速率和输出电压过冲。adp1864在负载短路时,引脚fb上的电压将迅速降低。当vfb<o.35v时,ic振荡器频率将降至190khz。当输出短路消除时,振荡器频率将恢复到580khz。当1c引脚fb上的电压vfb达到o.885v时,说明出现了过电压故障。在此情况下,ic引脚pgate上的电压将会立刻变为高电平,q1迅速被关断。

应用电路

  对于图2所示的电路,设vin=3.3v,vo=2.5v,io=2a,主要元件的选择如下:

  1、r1/r2值的确定 adp1864引脚fb上的门限电压vfb=vref=0.8v,于是vfb=vo(r2/(r1+r2))。因此 r1=r2× 图片4 ,若选取r2=80.6kω,则r1=170.4kω 。2、电感器l1电感值的选择 l1电感值l可按照l=计算,式中alpk为电感器峰-峰值纹波电流,可选取其为输出电流的30%,△ipk=0.31o=2a×0.3=0.6a;f为开关频率,f=580khz;d为占空因数,d=(vo+vd)/(vin+vd),vd为d1正向压降,vo=0.5v。因此,d=(2.5v+0.5v)/(3.3v+0.5v)=0.79。根据式得 。

  3、电流传感电阻rcs值的确定 电流感测电阻rcs上的峰值电流感测电压vcs(pk)=o.125v,vcs值可根据 。式中,sf为斜率因数,它与占空比d之间的关系如图3所示。由于d=0.79,从图3可知,sf=0.65。则。

、功率mosfet的选择 由于输入电压最小值仅为3.15v,q1的栅极启动门限电压(vt)至少为1v。q1的额定电流(有效值)id(rms)可由式 估算,由于占空比d=0.79,io=2a,因此

q1的额定电压应高于输入电压(3.3v)的50%,即不低于5v。

为降低q1的功率耗散,其导通态电阻rcs(on)应远低于100mω。

5、肖特基二极管d1的选择 d1的正向压降vd不应大于o.5v,平均电流1d(av)可按式id(av)=(1-d)1o=(1-0.79)×2a=0.42a。

6、输入电容cin和输出电容co的选择 cin典型值为10 μ f,为使其有较小的等效串联电阻(esr),宜选用陶瓷电容器。

co选择日本三洋公司的47 μ f低esr的陶瓷电容器。对于adp1864引脚comp上的rc串联补偿网络,推荐r3=15kω,c1=470pf。

输入电压vin=4.5~5.5v、输出为3.3v/2a的应用电路及元件选择如图4所示。

  图5所示为电路效率

  美国模拟器件公司生产的固定频率电流模式dc/dc步降变换器控制器adp1864与凌特公司的ltc1772和ltc3801引脚兼容。adp1864输入电压vin范围为3.15~14v,输出电压vo为o.8v~vin,输出电流可达5ao adp1864驱动一个p沟道mosfet,效率可达92%。adp1864的应用领域主要包括无线装置、1~3节锂离子电池供电的设备、机顶盒、处理器内核电源和硬盘驱动器等。

封装、引脚功能及工作原理

  adp1864采用6引脚tsot封装,引脚排列如图1所示。

  adp1864的各引脚功能见表1 。

  adp1864的内部结构及应用中的外部元件连接如图2所示。图中,cin和co分别为输入和输出电容,rcs为电流感测电阻,r3与c1为ic内部跨导误差放大器输出端(comp)上的环路补偿网络,q1为功率开关,d1和l1分别为降压二极管和电感器。

  adp1864内部振荡器(osc)频率为580khz。在每个振荡周期开始时,ic引脚6上的输出驱动q1导通,l1中产生电流并且增加。当电流感测放大器电压等于在引脚comp上的电压时,内部触发器复位,pgate脚上的电压变为高电平,q1截止,电感电流减小,直到下一个振荡周期开始为止。

  输出电压vo在分压器电阻r2上的感测信号经ic的fb引脚输入到内部误差放大器的负输入端。误差放大器正输入端连接0.8v的参考电压vref,误差放大器输出电压即是引脚comp上的电压。

  adp1864提供软启动功能,可以限制输入浪涌电流、电感电流增加速率和输出电压过冲。adp1864在负载短路时,引脚fb上的电压将迅速降低。当vfb<o.35v时,ic振荡器频率将降至190khz。当输出短路消除时,振荡器频率将恢复到580khz。当1c引脚fb上的电压vfb达到o.885v时,说明出现了过电压故障。在此情况下,ic引脚pgate上的电压将会立刻变为高电平,q1迅速被关断。

应用电路

  对于图2所示的电路,设vin=3.3v,vo=2.5v,io=2a,主要元件的选择如下:

  1、r1/r2值的确定 adp1864引脚fb上的门限电压vfb=vref=0.8v,于是vfb=vo(r2/(r1+r2))。因此 r1=r2× 图片4 ,若选取r2=80.6kω,则r1=170.4kω 。2、电感器l1电感值的选择 l1电感值l可按照l=计算,式中alpk为电感器峰-峰值纹波电流,可选取其为输出电流的30%,△ipk=0.31o=2a×0.3=0.6a;f为开关频率,f=580khz;d为占空因数,d=(vo+vd)/(vin+vd),vd为d1正向压降,vo=0.5v。因此,d=(2.5v+0.5v)/(3.3v+0.5v)=0.79。根据式得 。

  3、电流传感电阻rcs值的确定 电流感测电阻rcs上的峰值电流感测电压vcs(pk)=o.125v,vcs值可根据 。式中,sf为斜率因数,它与占空比d之间的关系如图3所示。由于d=0.79,从图3可知,sf=0.65。则。

、功率mosfet的选择 由于输入电压最小值仅为3.15v,q1的栅极启动门限电压(vt)至少为1v。q1的额定电流(有效值)id(rms)可由式 估算,由于占空比d=0.79,io=2a,因此

q1的额定电压应高于输入电压(3.3v)的50%,即不低于5v。

为降低q1的功率耗散,其导通态电阻rcs(on)应远低于100mω。

5、肖特基二极管d1的选择 d1的正向压降vd不应大于o.5v,平均电流1d(av)可按式id(av)=(1-d)1o=(1-0.79)×2a=0.42a。

6、输入电容cin和输出电容co的选择 cin典型值为10 μ f,为使其有较小的等效串联电阻(esr),宜选用陶瓷电容器。

co选择日本三洋公司的47 μ f低esr的陶瓷电容器。对于adp1864引脚comp上的rc串联补偿网络,推荐r3=15kω,c1=470pf。

输入电压vin=4.5~5.5v、输出为3.3v/2a的应用电路及元件选择如图4所示。

  图5所示为电路效率
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