平均电流模式DC-DC控制器在的应用

技术分类: 电源技术  | 2007-03-29
来源:Maxim中文网站

        为了优化电流环路,电感电流iL (图2中的红色信号)的下降斜率将跟随锯齿电压的斜率,而且iL不能超过斜坡电压,否则将会发生谐振和不稳定。

  忽略同步整流器的压降,降压转换器的电感电流下降斜率可由下式给出:

  Eq
        
        该电流流过检流电阻RS,测量RS电压并由CSA提供34.5倍的增益放大(见图1)。如果将此乘以CEA增益GCEA,使其等于VSfS锯齿波斜率,可得表达式:

  Eq
       
        跨导放大器的增益定义为gMRL,将其代入GCEA并解出RL可得:

  Eq
        
        MAX5060/MAX5061数据资料给出其CEA跨导为550μs;本例中RL为RCF,如图3所示。该电阻设定CEA的增益,使电流环路在过零频率处为单位增益。MAX5060/MAX5061的锯齿波电压VS具有2V峰值,将这些常数代入上式,可得:

  Eq
       
        CEA的直流增益应该尽可能高,以精确处理直流输出电流。直流下,补偿网络中的电容相当于开路,CEA直流增益最大。在最小过零频率之下放置一个零点,并将一

个极点置于至少比零点高出10倍的位置,使电流环路在具有宽带特性的同时可有效抑制开关噪声。

  零点和极点可由下式算出:

  Eq
       
        为了满足式5的极点频率,必须使CCF至少比CCFF大十倍。如果这个比率不是10:1,则用CCF||CCFF替换极点表达式中的CCFF。注意:原点处有一个极点,可以想象,一个无穷大的阻抗出现在CCFF上,所需电容值可由上式解出。

  VEA补偿非常复杂,主要取决于性能要求。MAX5060/MAX5061数据资料给出了一个简单、实用的补偿方法,只需采用电阻反馈网络。这构成了有源电压定位技术的一部分,能够在提供良好的负载瞬态响应的同时减小输出电容。在最小负载条件下允许输出电压略高于标称值电压,而在满负荷条件下允许输出电压略低于标称值。虽然如此,负载瞬变期间的最大电压偏差仍显著低于补偿VEA的高增益低频响应的情况,另外,还会降低负载功耗。

  为了优化响应特性而对电压环路进行补偿时,需要认识VEA增益随频率变化的响应特性,也需要了解在整个负载、温度变化范围内环路整体特性。增益与频率的对应关系可通过实验获得,然后通过补偿VEA达到预期要求。为保持稳定性应该有足够的相位裕量,通常45°至60°比较好。VEA补偿网络的实现与CEA相同,DC-DC转换器应该承受瞬变情况下,如启动、负载变化、短路恢复、空载、输入电压变化时的极限条件。如果输出电压在整个温度范围内对所有这些瞬变条件都能表现出良好的阻尼响应,则假定系统稳定。

  应用中的注意事项

  调节输入电压范围

  MAX5060/MAX5061内置5V线性稳压器,可取代一个外部5V电源。如果将输入电压接至IN,输入范围指定为7V至28V。输入电压接至VCC,输入范围限制在4.75V至5.50V。在下面的例子中将IN与VCC连接在一起,旁路内部稳压器。为使电路在两种输入范围内都可连续工作,采用图4中的自举电路。扼流圈中的耦合绕组可产生一个电压,例如,8V,即使在IN引脚电压降至7V以下时,也能为IC提供一个高于电源的电压。这个自举电路还有助于降低IC的功率损耗。

  

扩展MAX5060/MAX5061输入电压范围的自举电路


        图4. 扩展MAX5060/MAX5061输入电压范围的自举电路

  IC的最大输入电压为28V。如果转换器需要承受高达72V的电压时,推荐使用图5电路。此电路还能提供反向输入电压保护。

  

这个电路将MAX5060/MAX5061的输入电压限制在28V,并保护电路免受电池反接故障的损坏


        图5. 这个电路将MAX5060/MAX5061的输入电压限制在28V,并保护电路免受电池反接故障的损坏

  同步开关频率

  同步开关频率是信息娱乐系统避免敏感负载受到DC-DC转换器干扰的重要举措,这些敏感负载,包括汽车无线电广播系统、TV调谐器、显示器和导航系统等。这些器件可通过以下途径实现同步:使DC-DC转换器工作在自激振荡模式,然后利用高性能处理器将其同步到所要求的频率。MAX5060/MAX5061工作在一个范围为125kHz至1.5MHz的可同步振荡频率。

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