基于EL7558BC的DC/DC變換器的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：對HSOP封裝的EL7558BC降壓型開關(guān)整流器芯片的使用特點進(jìn)行了分析，給出了利用該整流器芯片設(shè)計DC/DC變換器的外圍電路和設(shè)計方法。并通過實驗驗證了該設(shè)計方法。

關(guān)鍵詞：DC/DC變換器；EL7558BC；開關(guān)整流器

0 引言

EL7558BCDC/DC變換器芯片是Elantec公司生產(chǎn)的內(nèi)部集成了MOSFETs的低輸入電壓（4.5～5.5V），高輸出電流（8A）的PWM整流器，效率可達(dá)94％。輸出電壓偏差小于1.5％。最高開關(guān)頻率可達(dá)1MHz，可以設(shè)置成固定電壓輸出(3.5V)或者可調(diào)電壓輸出(1.0～3.8V)。EL7558BC具有盡可能減少外圍元器件的高度集成特點，只需少量外圍元器件即可工作，從而大大降低了電路板面積和設(shè)計成本，為電源設(shè)計提供了一種快速而簡易的解決方案。EL7558BC同時具有過熱指示及過熱截止負(fù)載保護(hù)功能，用于邏輯/處理器復(fù)位及控制供電順序的電壓反饋PWRGD輸出信號等。其封裝形式為具有良好散熱性能的28腳HSOP封裝。這些優(yōu)點使得EL7558BC電源芯片可以廣泛應(yīng)用于高性能的DSPs/FPGAs/ASICs/微處理器，PC主板，便攜式電子儀器，手提電腦等許多電子設(shè)備中。

1 管腳功能和使用特點

EL7558BC封裝形式如圖1所示，各管腳功能如下：

腳1（FB1） 電壓反饋輸入端1，當(dāng)芯片設(shè)置為可調(diào)電壓輸出時（VCC2DET為低）有效；

腳2（CREF） 參考電壓旁路電容輸入端，一般用0.1μF瓷片電容與地連接；

腳3（CSLOPE） 斜坡補(bǔ)償電容輸入端；

腳4（COSC） 內(nèi)部振蕩器電容輸入端，電容C_SLOPE與C_OSC比例通常為1:1.5；

腳5（VDD） PWM控制電路電源電壓輸入端，通常與VIN電壓相同；

腳6及腳8（VIN） 降壓整流器電源電壓輸入端；

腳7，腳9－12，腳18－19（VSSP） 降壓整流器返回地，即電源地；

腳13（VCC2DET） 接口邏輯輸入端，邏輯1時芯片為3.5V固定電壓輸出，邏輯0時芯片為1.0～3.8V可調(diào)電壓輸出；

腳14（OUTEN） 開關(guān)整流器輸出使能端，邏輯1有效；

腳15（OT） 芯片過熱指示輸出，通常為高，當(dāng)溫度超過135℃時拉低，溫度降至100℃以下時恢復(fù)變高；

腳16（PWRGD） Power good輸出信號，當(dāng)輸出電壓的誤差小于預(yù)設(shè)值的±10％時為高，否則為低；

腳17（TEST） 測試腳，通常必須與VSSP連接；

腳20－23（LX） 電壓輸出端，驅(qū)動外部的電感；

腳24（VHI） 內(nèi)部高端門驅(qū)動端，通過一個0.1μF的旁路電容與LX相連；

腳25（VSS） 控制電路返回地，即信號地；

腳26（C2V） 連接倍壓電路輸出，作為內(nèi)部低端門驅(qū)動端；

腳27（CP） 電荷泵電容的負(fù)邊驅(qū)動端；

腳28（FB2） 電壓反饋輸入端2，當(dāng)芯片設(shè)置為固定電壓輸出時（VCC2DET為低）有效，此時輸出電壓為3.5V。

EL7558BC DC/DC變換器芯片具有軟啟動功能，而且不需要外部電容器，當(dāng)芯片加電時就會完成軟啟動。EL7558BC具有VCC2DET功能，為Intel P54和P55微處理器提供了直接的接口。EL7558BC具有內(nèi)置的電荷泵倍壓電路，用于開啟內(nèi)部MOSFET，C₅（見圖1）即為電荷泵電容，D₂及D₃為電荷泵二極管。如果有12V電壓輸入，則D₂及D₃均可省略。

2 DC/DC變換器的設(shè)計

下面以EL7558BC DC/DC變換器芯片為例，對DC/DC變換器的設(shè)計過程進(jìn)行詳細(xì)說明。其典型設(shè)計電路如圖1所示。

圖 1 EL7558BC DC/DC變 換 器 芯 片 的 封 裝 形 式 及 其 典 型 電 路

2.1 選擇輸出電壓

EL7558BC DC/DC變換器芯片可以通過VCC2DET腳設(shè)置固定電壓（3.5V）輸出或者可調(diào)電壓(1.0～3.8V)輸出。當(dāng)VCC2DET為高時為固定電壓輸出；當(dāng)VCC2DET為低時為可調(diào)電壓輸出，此時要想得到不同的電壓輸出，可以通過反饋電阻R₃及R₄來調(diào)節(jié)，可調(diào)輸出電壓范圍為1.0V至3.8V。R₃及R₄阻值與輸出電壓之間的對應(yīng)關(guān)系可以近似地用式（1）表示，在這種模式下，VCC2DET管腳必須為低。

輸出電壓 V_o=1＋×1V （1）

2.2 選擇開關(guān)頻率

開關(guān)頻率對EL7558BC芯片的轉(zhuǎn)換效率以及所需外接電感的大小都有很大的影響。頻率越低，效率越高，但是所需電感的值也越大?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)連接COSC腳的電容C₈來設(shè)置開關(guān)頻率，可調(diào)頻率最高可達(dá)1MHz，C₈電容值與開關(guān)頻率之間的對應(yīng)關(guān)系可以近似地用式（2）表示。

開關(guān)頻率 f_sw=（Hz）（2）