移动通信平台中使用的双路电源控制器MAX1715
负载电流3A;
开关频率第一路345kHz,第二路255kHz;
MOS管IRF7313,导通电阻RDS=0.032Ω,最大导通电阻RDS(MAX)=0.046Ω,VDSS=30V,CRSS=130pF。
在确定开关频率和电感工作点(纹波比率)前,先确定输入电压范围和最大负载电流。尖峰负载电流会对元器件的瞬态应力和滤波要求产生影响,并因此决定了输出电容选择,电感饱和率和限流电路的设计。连续负载电流决定了温度应力,并因此决定了输入电容及MOSFET的选择和其他要考虑热效应的器件的选择。一般设计连续负载
电流是尖峰负载电流的80%。
电感工作点也是效率和体积的折中,最小的最优电感使电路工作在导通关键点的边际(每个周期在最大负载电流时,电感电流刚好过零)。MAX1715的脉宽跳变算法在每个关键导通点启动跳变模式。所以,电感的运行点也决定了PFM/PWM模式转换的负载电流。最优的点是20%到50%电感电流间,所以,我们取LIR为0.35。
2.1 电感选择
开关频率和电感运行点〔纹波(%)即纹波系数LIR〕决定了电感值,电感的直流电阻要小,以减小电感的损耗。最好选择铁心电感,并且磁芯要足够大,以保证在尖峰电感电流时不会饱和。低电感值使电感电流上升较快,在负载突变时补充输出滤波电容上的电荷,瞬态响应快。
第一种输出的电感为L1(对应图2中的L8),第二路输出的电感为L2(对应图2中的L9),当VIN取10V时其计算值如下:
L1=VOUT1(VIN-VOUT1)/VIS×f×LIR×ILOAD(MAX)
=[3.3(10-3.3)]/[10×345×10 3×0.35(3/0.8)]
=4.88μH
取标称值6.8μH;
L2=VOUT2(VIN-VOUT2)/[VIN×f×LIR×ILOAD(MAX)]=
=7.47μH
取标称值6.8μH。
IPEAK=ILOAD(MAX)+(LIR/2)×ILOAD(MAX)=(3/0.8)+(0.35/2)×(3/0.8)
=4.41A
2.2 确定限流
限流的下限电流值等于最小限流门限(范围由50mV到200mV)除以下端MOSFET的最大通态电阻,这个最大通态电阻是考虑了每℃增加0.5%的值。
限流的方法有两种:一种是将脚3ILIM接脚
21VCC(见图2),对应的限流门限是默认值100mV;
另一种是由限流电路内部5μA电流源和ILIM外接
电阻调限流门限(电阻范围由100kΩ到400kΩ),
内部实际的限流门限是ILIM端电压的1/10。则
限流电阻RLIMIT为
RLIMIT=ILOAD(MAX)×RDS(MAX)×10/(5×10-6)
=(3/0.8)×0.046×107/5=345kΩ
取标称值280kΩ。
图2 MAX1715的实验电路
2.3 输出电容选择