包含12V buck转换器的低成本用电设备完整方案

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:421

图1电路为完备的pd供电电路，具有一个dc-dc转换器，输出12v电压时可提供高达0.85a的电流。max5953a内置高边、低边功率开关fet，低边fet不能配置为同步整流二极管。因此，buck转换器仅使用高边fet。因为ic内部的限流电路工作时利用低边fet电流产生的压降，该电路不具备自动电流限制功能。启动时，保险丝f1提供短路保护。

max5953具有如下特性：

1.tvs二极管d1用于抑制瞬间尖峰电压和反向电压。

2.该电路根据输入电压不同工作在三种模式：pd侦测模式、pd分级模式和pd供电模式。使用或没有使用二极管电桥情况下的电压门限都符合ieee 802.3af标准。

·在pd侦测模式下，供电设备(pse)在vin施加两个1.4v至10.1v、最小步长为1v的电压，并记录这两点对应的电流测量值。pse随后计算v/i，确认25.5k的特征电阻r1是否存在。此模式下，max5953a的绝大部分内部电路是关断的，且偏置电流低于10μa。

·在分级模式下，pse根据pd的功耗要求对pd进行分级。电阻r2 (255)通知pse，pd将在最大功率为6.49w至12.95w的3级模式下工作。当电源进入供电模式时，分级电流关断。

·当vin上升到38v uvlo门限电压以上时，max5953a进入供电模式并逐渐打开内部mosfet，抑制浪涌电流。

3.完成开启过程，且vout - vee = 1.23v时，pgood进入漏极开路模式。软启动电容c15由内部33μa的上拉电流充电，给dc-dc转换器提供软启动。通过设定分压电阻r6/r7和1.33v的dcuvlo的电压门限，dc-dc转换器在达到vout = -30v (相对于v+)以前没有开始工作。

4.因为3级功率限制最大功率为12.95w，当输出电压为12v、电源转换效率为80%时，负载电流限制在0.85a。

热插拔电路说明

uvlo的默认启动电压为38.6v，默认关断电压约为30v。利用v+和vee间的分压电阻(中心抽头接在uvlo)可以将uvlo的启动、关断电压设置在12v至67v之间的任意值。

达到uvlo门限电压时，以10μa电流给fet栅极充电，内置fet将缓慢导通。缓慢的导通过程使100μf电容c6的充电电流最小。该电路中，out的热拔插输出电压以大约910mv/ms的速率下降，电压作用到输入端大约8ms后开始下降，见图2。

pwm电路说明

dc-dc转换器是典型的buck转换器，使用内部高边fet和外部肖特基同步整流二极管。输入电压范围为30v (由dcuvlo的分压电阻设置)至60v，该范围对应的降压比为最小2.5:1至最大5:1，对应的占空比为20%至40%。开关频率由r4、c4设定为532khz，以提供最小420ns的导通脉冲宽度，保持低开关损耗。

软启动过程包括一下操作时序：限制opto反馈电压使其不要比css端电压高出1.45v，由内部33μa电流源给css端电容充电。pgood将css初始电压箝位至gnd，而当out与vee之间的差值小于1.2v时，热拔插功能完成，pgood释放。该过程允许启动时反馈信号缓慢上升，缓慢增大占空比可以避免输出过冲。启动时opto引脚的上升斜率体现了软启动特性(图3)，当vopto电压约为2v时，斜坡电压处于正常工作状态。图4所示为重载时的情况，图5所示为轻载时的工作情况。

控制器工作在电压模式，前馈电压斜率由r3和c3设定。opto信号与ramp电压进行比较。

启动时的输出电压过冲

477nf的软启动电容(css)将过冲电压降至1%甚至更低，如图6所示。较小的css电容能够在一定程度上控制上电过程出现的输出电压过冲，如图7所示，当css = 100nf时，电压过冲达到7.7%。更小的css可加速启动过程，但却增大了上电时的输出电压过冲。