1、 导言
LM2717是美国国家半导体公司推出的一款全新的高功用DC/DC变换器,内含2个降压脉宽调制(PWM)直流/直流变换器,其间一个专门用来供给固定输出3.3 V电压,另一个专门用来供给可调输出电压。2个变换器都设有导通电阻(RDSON)只要0.16 Ω的内部开关,保证转化功率最高,作业频率可以在300 kHz~600 kHz调理,体系可以选用较细巧的外部元件。每个变换器也可以用其封闭引脚独自封闭。该电路可广泛运用于薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)、测控设备、便携式产品和膝上电脑。
LM2717的首要特性如下:
3.3 V固定输出降压变换器,内有一个电流为2.2 A、电阻为0.16 Ω的内部开关;
可调降压变换器有一个电流为3.2 A、电阻为0.16 Ω的内部开关;
作业输入电压规模是4 V~20 V;
低电压输入维护;
可调作业频率规模为300 kHz-600 kHz;
24引脚TSSOP封装。
2、 引脚功用
如图1所示为LM2717的引脚摆放,各个引脚的基本功用如下:
PGND(1,2,11,12):电源地,AGND和PGND有必要直接连在一起。
AGND(3,9,10):模仿地,AGND和PGND有必要直接连在一起。
FBl(4):固定降压输出电压的反应输入端。
VC1(5):固定降压补偿网络衔接引脚,接至电压差错放大器的输出端。
VVG(6):带隙衔接端。
VC2(7):可调降压补偿网络衔接引脚,接至电压差错放大器的输出端。
FB2(8):可调降压输出电压的反应输入端。
SW2(13):可调降压电源开关输入端。开关衔接在VIN引脚和SW2引脚之间。
VIN(14,15,23):模仿电源输入端。VIN引脚应该直接连在一起。
CB2(16):可调降压变换器自举电容器衔接引脚。
SHDN2(17):可调降压变换器的封闭引脚。低电压时激活。
SS2(18):可调降压软发动引脚。
FSLCT(19):转化频率挑选输入端。运用一只电阻器可在300 kHz~600 kHz规模内设置频率。
SSI(20):固定降压软发动引脚。
SHDNl(21):固定降压变换器的封闭引脚。低电压时激活。
CBl(22):固定降压变换器自举电容器衔接引脚。
SWl(24):固定降压电源开关输入端。开关衔接在VIN引脚和SWl引脚之间。
3、 作业原理
图2所示为LM2717的内部结构框图。该器材有专门的维护电路,正常作业时,该电路对LM2717具有维护功用。当器材温度过高时,热封闭电路会堵截电源。OVP比较器在电源发动和封闭期间维护电源设备,避免器材在最小输入电压下作业。OVP比较器被用来避免输出电压在没有负载情况下上升,答应在满载条件下的全脉宽调制(PWM)。当电源电流到达10μA时,该器材会使变换器作业在封闭形式。
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该器材内含电流形式的脉宽调制降压调理器。降压调理器逐渐把输入电压下降为一个较低的输出电压。在导通形式下(当电感电流在安稳状态下恒不为零时),降压调理器有两个作业周期。电源开关衔接在VIN和SWl、SW2引脚之间。
在第一个作业周期里,晶体管关断,二极管反向偏置。能量贮存在电感中,负载电流由COUT和经过电感添加的电流供给。在第二个作业周期中,晶体管导通,二极管正向偏置,因为电感电流不能瞬间改变方向。贮存在电感中的能量转移到负载和输出电容器。这两个周期的比率确认输出电压,输出电压可近似地界说为:
式中,D是开关的占空因数,D和D’为规划核算时需求。
4、 运用规划
图3所示是LM2717的典型运用电路。图中,VIN是整个运用电路的电压输入端,VOUT1是固定降压变换器的电压输出端,VOUT2是可调降压变换器的电压输出端。CIN、Coot、CSS、CBOOT、L别离是输入电容器、输出电容器、软发动电容器、自举电容器、电感,这几个元件在设计时应着重考虑。这儿首要介绍运用该电路进行规划时一些首要外元件的挑选准则及需注意的问题。
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4.1 外部元件的挑选
输出电压是依据反应引脚和衔接到输出端的电阻分压器规划的,如图3所示。反应引脚的电压是1.26 V,因而依据式(2),由反应电阻比来规划输出电压:
输入电容器的挑选。在输入引脚和电源地之间需接一只低ESR(等效电阻)的铝、钽或许陶瓷输入电容器CIN该输入电容器可避免输入端发生瞬时大电压。输入电容器的挑选是根据RMS电流和电压要求。
RMS电流由下式给出:
当输入电压VIN等于2VOUT时,RMS电流到达最大值(IOUT/2)。应该对两个变换器别离核算该值,然后相加得到总RMS电流。假如运用铝或陶瓷电容器来说,电压应至少高于输入电压最大值的25%。假如运用的是钽电容器,需求电压大约是输入电压最大值的2倍。关于较低的负载电流输出运用和较少的动态(快速改变)负载环境来说,最小电容值应为47 μF。因而在这种运用中,引荐运用一只68μF-100μF的低ESR电容器。引荐在输入引脚和接地引脚之间放置一只O.1 μF~4.7 μF电容器,以削减高频毛刺。
电感的要害参数是电感系数、峰值电流和直流阻抗。电感系数与电感波纹电流峰-峰值、输入电压以及输出电压有关(作业频率是300kHz)。即:
较高的波纹电流能减小电感系数,可是会添加电感和开关设备的电导损耗、核损耗和电流压力。关于相同输出电压波纹要求,则需求一只大容量的输出电容器。波纹电流设置为直流输出电流的30%是合理的。因为波纹电流会跟着输入电压添加而添加,最大输入电压会削弱电感系数。电感的直流阻抗是功率的一个首要参数。较低的直流阻抗可运用一个较大的线圈完成。功率和尺度巨细之间的杰出折衷方案为电感铜损耗等于输出电压的2%。
输出电容器(CONT)的挑选受最大答应输出电压波纹影响。输出电压波纹在固定频率脉宽调制形式下近似值为:
ESR在决议电压波纹时一般起着分配的效果。引荐运用低ESR的铝电解电容器或钽电容器。温度低于-25℃时不要运用电解电容器,因为它的ESR低温下会极快的上升。而陶瓷或钽电容器则在低温时具有较好的ESR,因而在低温运用中首选陶瓷或钽电容。
自举电容器推其运用4.7 nF或许较大的陶瓷电容器。关于输入电压小于2倍的输出电压的运用,引荐选用更大的自举电容器。
该器材无答应快速发动的内部软发动,可是也会发生大的浪涌电流。因而,关于需求下降浪涌电流的运用,该器材有约束DC/DC转化调理器发动时浪涌电流的电路。浪涌电流约束电路可作为软发动。外部的SS引脚用来调理软发动的特别运用。电流ISS影响外部软发动电容器CSS,软发动时刻核算为:
该器材的封闭引脚可以用1.8 V或许更高的逻辑信号进行操控。假如不运用引脚的封闭功用,则应断开该引脚。封闭引脚的最大电压为7.5 V。假如因为体系或许其他方面的约束,封闭引脚需求运用更高的电压,则引荐在运用电压引脚和封闭引脚之直接一只100 kΩ或许更大阻值的电阻器来维护该功用。
4.2 需注意的问题
该器材有两个独立的接地引脚,PGND用于驱动器和升压式NMOS电源设备,AGND可活络模仿操控电路。AGND和PGND引脚应该直接连在一起。反应和补偿网络应该直接衔接到一个专门模仿地层,这个模仿地层有必要衔接至AGND引脚。假如没有模仿地层,反应和补偿网络有必要直接衔接至AGND引脚。而将这些网络衔接到PGND引脚会给体系添加噪声。输入旁路电容器CIN有必要尽量接近该器材放置,如图3所示。这有助予削减影响输入电压波纹的铜线阻抗。为了滤除额定输入电压,应将一只0.1μF~4.7μF的旁路电容器与CIN并联,尽量接近VIN引脚,以按捺任何高频噪声。输出电容器COUT1和COUT2也应该接近LM2717放置。对输出电容器COUTX的铜线衔接可以添加接连阻抗,直接影响输出电压波纹。反应网络的电阻器RFB1和RFB2应该尽量接近FB引脚放置,远离电感,使添加体系噪声的铜线衔接最短。电感和肖特基二极管的布线应该最短,以削减电源损耗并进步整体功率。
5、 结束语
输出电压可调理的电源分配结构可认为体系的特别运用集成电路及数字信号处理器供给稳压电源。美国国家半导体公司这款全新的双通道降压型DC/DC变换器不光具有高度的灵活性,并且功用杰出,是负载点结构选用的抱负解决方案。
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