高頻率、高輸入DC/DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計實例

　　瞬態(tài)響應(yīng)是電源性能級別的一個較好指標(biāo)。我們利用每種電源的波特圖來表明高開關(guān)頻率的對比情況(參見圖3)。如圖所示，每個電源的相位裕度在45°和55°之間，其表明瞬態(tài)響應(yīng)得到較好的抑制。交叉頻率約為開關(guān)頻率的1/8。使用快速開關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器時，設(shè)計人員應(yīng)確保電源IC誤差放大器具有足夠的帶寬來支持高交叉頻率。TPS54160誤差放大器的單位增益頻寬一般為2.7 MHz。表5顯示了實際瞬態(tài)響應(yīng)時間以及電壓峰值過沖的相關(guān)值。開關(guān)頻率越高，過沖值便越是更低，原因是更寬的帶寬。

　　表 5 瞬態(tài)響應(yīng)

　　表 6 小占空比時抖動與“導(dǎo)通”時間之比

　　抖動考慮

　　高轉(zhuǎn)換比和更高頻率時，會存在噪聲問題。當(dāng)選擇某個高開關(guān)頻率時，設(shè)計人員應(yīng)考慮抖動和DC/DC轉(zhuǎn)換器的最小“導(dǎo)通”時間。當(dāng)占空比較小時，抖動噪聲便為開關(guān)脈沖的更大百分比。表6顯示了48-V到5-V轉(zhuǎn)換比時，抖動與“導(dǎo)通”時間之比。我們假設(shè)，在該相位節(jié)點上存在0.5-V二極管壓降和20-ns抖動。

　　結(jié)論

　　設(shè)計高頻開關(guān)轉(zhuǎn)換器時，存在許多折中考慮。本文介紹的一些優(yōu)點包括更小的尺寸、更快的瞬態(tài)響應(yīng)，以及更小的電壓過沖/欠沖。獲得這些優(yōu)點的代價是效率低和散熱多。但是，在挑戰(zhàn)性能極限的過程中同樣也存在許多陷阱，例如：脈沖跳躍和噪聲問題。在為高頻應(yīng)用選擇一種寬輸入電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器以前，我們應(yīng)該首先查看制造廠商提供的數(shù)據(jù)表，以了解一些重要的規(guī)范，例如：最小“導(dǎo)通”時間、誤差放大器的增益帶寬、FET電阻以及FET開關(guān)損耗。在這些規(guī)范下運行良好的IC價格昂貴，但卻對得起它的價格;在設(shè)計人員擔(dān)心如何處理某個棘手的設(shè)計問題時，其更加易于使用。