新型电荷泵DC/DC变换器
发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:374
摘 要：uart是广泛使用的串行数据通讯电路。本设计包含uart发送器、接收器和波特率发生器。设计应用eda技术，基于fpga/cpld器件设计与实现uart。
关键词：fpga/cpld；uart；vhdl |
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---新型非隔离、降压式、低电压、大电流、超低压差电荷泵dc/dc变换器在结构上没有泵电容，其主要特点有：输出电流大，可达800ma；输出电压精度高(见表1及表2)；超低压差，特别适用于便携式产品；有输出电压连续可调及固定输出电压两种类型；有输出短路保护及输入电压过压保护；模块做成三端器件，仅需外接输入电容器及输出电容器，使用十分方便；无电感器；电路简单，全部采用贴片式元器件，模块尺寸可做得较小；生产工艺简单。现将其特点、基本工作原理、关键技术参数、部分实验数据、应用范围及典型应用电路做一简介。
基本工作原理
---模块的结构框图及外围元件如图1所示。其工作原理是，上电后的瞬间输出电压为0v(低电平)，此电压经分压器(r1、r2)、误差放大器，输入逻辑控制电路。逻辑控制电路输出低电平，使开关管导通。则输入电压vin经开关管向输出电容器cout充电，并向负载供电，输出电压vout上升。当cout上的电压上升到内部设定的电压时，此电压经r1、r2分压器，将反馈电压信号输入误差放大器，误差放大器输出高电平，逻辑控制电路受此高电平控制，输出高电平，开关管截止。输出电容器cout向负载放电，vout下降，当cout上的电压略低于设定的电压时，通过分压器的反馈，使开关管又导通，cout又充电而提高电压，这样输出电压可保持一定的稳压精度。
---当负载电流增加时，逻辑控制电路的输出脉冲频率增加以保证输出电压的稳定；当负载电流减小时，则输出脉冲频率减小。这种通过频率变化达到稳压方式属于脉冲频率调制(pfm)模式。
---模块内部有输出短路保护电路及输入电压过压保护电路。在输出短路或输入电压过压时，开关管截止，输出电压为0v，并锁存。另外，电路处于保护状态时，led亮(可用做指示)。若r1采用电位器，则vout输出可调。
关键技术参数
---输入电压vin为3～5.5v，建议输入电压vin=vout+1.0v；固定输出电压有四种：2.5v、3.0v、3.3v、3.6v(也可产生用户所需的其他电压)；可调输出电压为2.4～4.5v；在vin=vout+1.0v条件下，输出电流可达800ma；输出电压精度高，初始精度典型值为±1.5%，满负载输出时输出电压精度典型值为2.5%；超低压差，输出电流500ma时，典型压差值为100ma；静态电流典型值为1.2ma；转换效率与压差大小有关，压差1v时的转换效率约为75%；输出纹波电压与压差、输出电流、cout容量及等效串联电阻(esr)大小有关。采用低esr、大容量的cout，iout为500ma时，其典型值为15ma；vin大于vout+(2.5～3.5v)时，输入电压过压，开关管被关断，vout=0v，并锁存(vin降低后需重新启动电源)；输出短路时，vout=0v，并锁存；开关管最大功耗pd为1.6w。
实验数据
---在有输出电流iout变化时，看输出电压vout的变化及一定输出电流时测其压差值。实验电路如图2所示。
---实验一：iout与vout的关系
---实验条件：vin=vout+1.0v；cin=10μf/16v(mlcc)+220μf/10v(al)；cout=10μf/16v(mlcc)+2×1000μf/10v(al)，1000μf/10v电容为低esr电容器；ta=25℃。
---固定输出的模块(4#及6#)实验结果如表1所示，可调输出模块(5#和3#)仅做iout=500ma，在2.5v、3.0v、3.3v、3.6v、4.0v几个电压时实际输出电压值列于表2。
---从表1及表2中可看出，该实验模块有较好的负载调整率，即有较高的输出电压精度。
---实验二：低压差试验
---低压差实验的做法是，在vin=vout+1.0v的起始条件下，调整rl，使iout=500ma，记下此时vout的实际值。然后逐渐减小vin值，一直减小到vout实际值减小了0.1v时为止。此时的vin减小值与vout实际值减-0.1v的差值为压差值。实验条件与实验一相同。
---用额定输出电压为3.0v的6#实验模块作试验。vin=4.0v，在iout=500ma时，vout实际值为2.98v。vin从4.0v开始减小，当vin降到2.97v时，vout实际值由2.98v降到2.88v，降了0.1v。此时可计算出压差值为2.97v-2.88v=0.09v。即在500ma的输出电流时，vin降到2.97v时，输出电压还有2.88v。此实验结果说明6#模块的压差
摘 要：uart是广泛使用的串行数据通讯电路。本设计包含uart发送器、接收器和波特率发生器。设计应用eda技术，基于fpga/cpld器件设计与实现uart。
关键词：fpga/cpld；uart；vhdl |
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---新型非隔离、降压式、低电压、大电流、超低压差电荷泵dc/dc变换器在结构上没有泵电容，其主要特点有：输出电流大，可达800ma；输出电压精度高(见表1及表2)；超低压差，特别适用于便携式产品；有输出电压连续可调及固定输出电压两种类型；有输出短路保护及输入电压过压保护；模块做成三端器件，仅需外接输入电容器及输出电容器，使用十分方便；无电感器；电路简单，全部采用贴片式元器件，模块尺寸可做得较小；生产工艺简单。现将其特点、基本工作原理、关键技术参数、部分实验数据、应用范围及典型应用电路做一简介。
基本工作原理
---模块的结构框图及外围元件如图1所示。其工作原理是，上电后的瞬间输出电压为0v(低电平)，此电压经分压器(r1、r2)、误差放大器，输入逻辑控制电路。逻辑控制电路输出低电平，使开关管导通。则输入电压vin经开关管向输出电容器cout充电，并向负载供电，输出电压vout上升。当cout上的电压上升到内部设定的电压时，此电压经r1、r2分压器，将反馈电压信号输入误差放大器，误差放大器输出高电平，逻辑控制电路受此高电平控制，输出高电平，开关管截止。输出电容器cout向负载放电，vout下降，当cout上的电压略低于设定的电压时，通过分压器的反馈，使开关管又导通，cout又充电而提高电压，这样输出电压可保持一定的稳压精度。
---当负载电流增加时，逻辑控制电路的输出脉冲频率增加以保证输出电压的稳定；当负载电流减小时，则输出脉冲频率减小。这种通过频率变化达到稳压方式属于脉冲频率调制(pfm)模式。
---模块内部有输出短路保护电路及输入电压过压保护电路。在输出短路或输入电压过压时，开关管截止，输出电压为0v，并锁存。另外，电路处于保护状态时，led亮(可用做指示)。若r1采用电位器，则vout输出可调。
关键技术参数
---输入电压vin为3～5.5v，建议输入电压vin=vout+1.0v；固定输出电压有四种：2.5v、3.0v、3.3v、3.6v(也可产生用户所需的其他电压)；可调输出电压为2.4～4.5v；在vin=vout+1.0v条件下，输出电流可达800ma；输出电压精度高，初始精度典型值为±1.5%，满负载输出时输出电压精度典型值为2.5%；超低压差，输出电流500ma时，典型压差值为100ma；静态电流典型值为1.2ma；转换效率与压差大小有关，压差1v时的转换效率约为75%；输出纹波电压与压差、输出电流、cout容量及等效串联电阻(esr)大小有关。采用低esr、大容量的cout，iout为500ma时，其典型值为15ma；vin大于vout+(2.5～3.5v)时，输入电压过压，开关管被关断，vout=0v，并锁存(vin降低后需重新启动电源)；输出短路时，vout=0v，并锁存；开关管最大功耗pd为1.6w。
实验数据
---在有输出电流iout变化时，看输出电压vout的变化及一定输出电流时测其压差值。实验电路如图2所示。
---实验一：iout与vout的关系
---实验条件：vin=vout+1.0v；cin=10μf/16v(mlcc)+220μf/10v(al)；cout=10μf/16v(mlcc)+2×1000μf/10v(al)，1000μf/10v电容为低esr电容器；ta=25℃。
---固定输出的模块(4#及6#)实验结果如表1所示，可调输出模块(5#和3#)仅做iout=500ma，在2.5v、3.0v、3.3v、3.6v、4.0v几个电压时实际输出电压值列于表2。
---从表1及表2中可看出，该实验模块有较好的负载调整率，即有较高的输出电压精度。
---实验二：低压差试验
---低压差实验的做法是，在vin=vout+1.0v的起始条件下，调整rl，使iout=500ma，记下此时vout的实际值。然后逐渐减小vin值，一直减小到vout实际值减小了0.1v时为止。此时的vin减小值与vout实际值减-0.1v的差值为压差值。实验条件与实验一相同。
---用额定输出电压为3.0v的6#实验模块作试验。vin=4.0v，在iout=500ma时，vout实际值为2.98v。vin从4.0v开始减小，当vin降到2.97v时，vout实际值由2.98v降到2.88v，降了0.1v。此时可计算出压差值为2.97v-2.88v=0.09v。即在500ma的输出电流时，vin降到2.97v时，输出电压还有2.88v。此实验结果说明6#模块的压差
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