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雙降壓式DC/DC轉換器LM2717-ADJ的設計
摘要: LM2717-ADJ是國半公司推出的產品,是一種由兩個PWM降壓式轉換器組成的雙輸出、電壓可調的IC。該器件主要特點:第1路降壓式轉換器的內部開關管的開關電流可達2.2A(R DS(ON) =0.16Ω);第2路降壓式轉換器的內部開關管的開關電流可達3.2A(RDS(ON)=0.16Ω);輸入電壓范圍4~20V;輸出電壓可由兩外設電阻設定,最低電壓為1.267V;開關頻率可設定在300~600kHz范圍內;內部有輸入欠壓保護及過熱保護;24引腳TSSOP封裝;工作溫度范圍-40℃~+125℃。
Abstract:
Key words :

       LM2717-ADJ是國半公司推出的產品,是一種由兩個PWM降壓式轉換器組成的雙輸出、電壓可調的IC。該器件主要特點:第1路降壓式轉換器的內部開關管的開關電流可達    2.2A(R DS(ON) =0.16Ω);第2路降壓式轉換器的內部開關管的開關電流可達  3.2A(RDS(ON)=0.16Ω);輸入電壓范圍4~20V;輸出電壓可由兩外設電阻設定,最低電壓為1.267V;開關頻率可設定在300~600kHz范圍內;內部有輸入欠壓保護及過熱保護;24引腳TSSOP封裝;工作溫度范圍-40℃~+125℃。

  該器件組成的雙電源主要應用于TFT-LCD顯示器、手持式電子裝置、便攜式電子產品及膝上計算機等產品。

  引腳排列與功能

  LM2717-ADJ的引腳排列如圖1所示,各引腳的功能如圖1所示。

LM2717

  圖1 LM2717-ADJ的引腳排列

  有關參數(典型值)

  LM2717-ADJ有關參數如下:靜態電流I Q="2".7mA;基準電壓VBG="1".267V;輸入電壓V IN為4~20V;開關電流限制值:第1路為2.2A,第2路為3.2A;頻率設定是電阻R F:R F="4".64kΩ時,F SW="300kHz";R F="2".26kΩ時,F SW="600kHz";關閉控制:電源正常工作,VH>1.8V;電源關閉,NL<0.7V;輸入電壓V IN低于3.6V時低壓鎖存;輸入電壓V IN高于3.8V時正常工作。

  典型應用電路

輸出15V及3

  圖2 輸出15V及3.3V的應用電路

輸出5V及3

  圖3 輸出5V及3.3V的應用電路

自舉升壓電路

  圖4 自舉升壓電路

 

  LM7217-ADJ的典型應用電路如圖2及圖3所示。圖2是一種輸入17~20V,輸出15V及3.3V的應用電路;圖3是在相同輸入電壓下,輸出5V及3.3V的應用電路。這兩個電路的基本參數都相同,主要差別在設定輸出電壓到反饋端的電阻分壓器的阻值不同。圖2、3中的C BOOTx(x值是1或2)是自舉式升壓電容器,它可以提高驅動器的電壓,保證N-MOSFET有足夠的VGS電壓,如圖4所示。在上電的瞬間,從VIN→D→C BOOST→LX→C OUTX到地的電流給C BOOST及C OUTX(包括C OUTXA)充電,由于C BOOST<<(C OUTX+C OUTXA),所以V IN的電壓大部分降在C BOOST上。C BOOST上的電壓V CBOOST等于驅動器電壓V DRI,保證了N-MOSEFT的V GS電壓值。

  本文主要介紹電路中一些元器件參數的選擇。

  1 輸出電壓的設定

  輸出電壓V OUT與圖1、2中的反饋電路分壓電阻R FB1(3)及R FB2(4)有關,其關系式為:

  V OUT=(1+R FB1(3) /R FB2(4) )×1.267V (1)

  現R FB2(4)設為20kΩ,則在要求的V OUT下可求出R FB1(3)值。例如,V OUT要求3.3V,R FB2設為20kΩ,按上式可求得R FB1為32.09kΩ,可取33kΩ(圖中R FB1=36.5kΩ、R FB2=20.4kΩ,則按公式計算出V OUT="3".53V,這考慮是在有負載時,輸出電壓有下降的原因,將電壓提高了0.23V)。

  2 輸入電容C IN及輸出電容C OUT選擇

  輸入電容要選擇等效串聯電阻(ESR)小的鋁電解、鉭電解電容或陶瓷電容。電容要根據其紋波電流尺寸大小來選擇。紋波電流I RIPPLE與I OUT、V OUT、V IN有關,其關系式為:   

公式(2)

  例如,I OUT="2A"、V OUT="3".3V、V IN="17V",則可求得I RMS="0".79A。則可從電容器樣本上找到耐壓為25V、允許紋波電流大于0.79A的電容器即可。

  輸出電容除要滿足紋波電流要求外,還要求滿足輸出紋波電壓的要求,一般可根據要求的紋波電壓V RIPPLE來確定C OUT的容量大小,其關系式為:

  V RIPPLE="I" RIPPLE(E SR+1/8F SW×C OUT)        (3)

  式中,I RIPPLE為紋波電流、ESR為輸出電容的等效串聯電阻、F SW為開關頻率。C OUT應選ESR小、允許紋波電流大的OS-CON或POSCAP(有機聚合物為電解質的鋁或鉭電解電容)。輸出電容往往再并聯一個小容值的陶瓷電容,可濾去高頻紋波電壓。

   3 肖特基二極管(D1、D2)的選擇

  肖特基二極管的耐壓要大于最大輸入電壓25%以上,額定整流電流要等于最大輸出電流。

  4 電感器L1及L2的選擇

  電感器L1及L2下式計算:

  L1或L2=(V IN-V OUT)V OUT/V IN×I RIPPLE×F SW  (4)

  例如,V IN="17V"、V OUT="3".3V、I OUT(max) =2A、I RIPPLE="0".6A、F SW="300kHz",則L1或L2為14.8μH(計算值),可取標準值22μH。式中,I RIPPLE取I OUT(max)的30%作估算值,若I OUT(max) =2A時,則I RIPPLE="0".6A。電感器的飽和電流要大于1.2×I OUT(max) ,且要選其直流電阻小的電感器(≤0.2Ω)。

  5 軟啟動電容的選擇

  軟啟動的目的是防止啟動時的大沖擊電流的產生,方法是通過向外接軟啟動電容CSS充電。軟啟動時間TSS與CSS及充電電流ISS的關系為:

  TSS=C SS×0.6V/ ISS  &n

 

bsp;     (5)

  一般T SS取3ms,I SS的典型值為    9μA,則C SS可取47nF。

  結束語

  在實際使用中,只要按輸出電壓來計算R FB1(3)及R FB2(4),其它元器件可按圖1、2的參數選擇即可,不必一一計算。例如,圖中D1、D2肖特基二極管用的型號MBRS240是耐壓40V、額定正向整流電流是2A的。若此器件找不到,MBR350(額定正向整流電流是3A,耐壓50V)也可代用。輸入、輸出電容的紋波電流按30%I OUT(max)來估算,選電容器的允許紋波電流大于30%I OUT(max)的即可;另外,選ESR≤50mΩ的為好。

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