PWM電源控制器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及仿電流感測信號技術(shù)
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
3、高與寬輸入范圍DC/DC降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)典型應(yīng)用舉例
可整合76V輸入、低靜態(tài)電流、2A降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器
圖3(a) MAX5090功能與應(yīng)用示意圖。其特征為：無需使用MOV或TVS；6.5V至76V寬輸入電壓范圍；承受高達(dá)80V汽車甩負(fù)載；高性能，滿載下具有92％的高效率，無負(fù)載時310μA低靜態(tài)電流，19μA低關(guān)斷電流；為嚴(yán)酷的汽車環(huán)境而設(shè)計，確保工作在-40℃至+125℃結(jié)溫范圍內(nèi)，打嗝模式短路保護(hù)，保持器件涼態(tài)，熱關(guān)斷和短路限流。上述功能可整合在5mm X 5mmTQFN封裝內(nèi)。3.2頻率最高并具有寬輸入電壓范圍(5V至23V)的2A DC-DC轉(zhuǎn)換器MAX5089見圖3(b)示意。 其特征為：2.2MHz開關(guān)頻率，避免噪聲干擾 敏感的AM波段或ADSL2+頻段；5V±10％或5.5V至23V的寬Vin范圍，適合寬廣的汽車電壓范圍和對xDSL和機(jī)頂盒的寬電壓范圍墻上適配器進(jìn)行穩(wěn)壓及用于控制7V至14V的粗調(diào)中間總線電壓非常理想；高效，同步整流驅(qū)動器允許在寬Vin范圍內(nèi)實現(xiàn)最高效率。 圖3(b)為MAX5089功能與應(yīng)用示意圖。
4、仿電流感測信號技術(shù)在DC/DC降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)用
4.1仿電流感測信號技術(shù)的引出
降壓穩(wěn)壓器常用的調(diào)制控制方法有電壓模式(VM)、電流模式(CM)及恒定導(dǎo)通時間(COT)等三種。電流模式控制可以輕易提供環(huán)路補(bǔ)償，而且本身還有線路前饋補(bǔ)償，因此頗受電源供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計者的歡迎。一般來說：電壓模式控制不會輕易受噪音的干擾，但瞬態(tài)響應(yīng)及穩(wěn)定性等方面的表現(xiàn)則不及電流模式。若采用恒定導(dǎo)通時間的控制方法：大部分穩(wěn)定性的問題都會自動消失，而且線路及負(fù)載的瞬念響應(yīng)也較為理想。但采用恒定導(dǎo)通時間控制的穩(wěn)壓器并非以恒定的開關(guān)頻率操作，因此不能與外置時鐘保持同步。
傳統(tǒng)的電流模式控制方法有它的缺點。圖4所示的是采用電流模式控制方法的降壓穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)框圖。穩(wěn)壓器的輸出電壓不但受監(jiān)控，而且可與參考電壓互相參照比較，一旦出現(xiàn)誤差信號，便會傳送到脈沖寬度調(diào)制器(PWM)。電壓模式與電流模式的控制方式完全不同，原因在于兩者的調(diào)制斜波信號來自不同的信號源。執(zhí)行電流模式控制功能所需的調(diào)制斜波信號是一種與降壓開關(guān)電流成正比的信號。電感器的電流會在開關(guān)導(dǎo)通期間流入降壓開關(guān)。通電后，電感器電流的波形斜率為正數(shù)的(VIN—Vout)/L。降壓開關(guān)電流的測量數(shù)值必須準(zhǔn)確，而且有關(guān)數(shù)字要盡快測出，以便產(chǎn)生調(diào)制斜波信號。電流模式控制的主要缺點是很難取得降壓開關(guān)電流信號。
4.2關(guān)于仿電流感測信號技術(shù)的特征
要快速而準(zhǔn)確測量降壓開關(guān)的電流并不容易，但可以采用新的方法模擬降壓開關(guān)電流，而無需真正測量電流，避開測量的準(zhǔn)確性問題。以降壓穩(wěn)壓器來說，電感器電流是降壓開關(guān)電流及自由輪轉(zhuǎn)(續(xù)流)二極管電流的總和(圖5為仿電流感測信號技術(shù)的降壓穩(wěn)壓器波形示意)，降壓開關(guān)電流波形由兩個部分組成，其中有基本或消隱電平信號，也有斜波信號。消隱電平信號是整個開關(guān)周期的最低電感器電流值（谷值)。當(dāng)降壓開關(guān)啟動，而自由輪轉(zhuǎn)(續(xù)流)二極管關(guān)閉的一瞬間，電感器電流便處于最低值。電感器電流處于谷值時，降壓開關(guān)及二極管的電流也同樣處于其最低值。我們可以在降壓開關(guān)啟動前利用采桿及保持的方法進(jìn)行采樣，以測量自由輪轉(zhuǎn)(續(xù)流)二極管的電流，所得的測量數(shù)值可以用來捕捉消隱電平信號。
降壓開關(guān)電流波形的另—組成部分是信號的斜波。電感器電壓是降壓開關(guān)啟動后的輸入／輸出電壓差。這個電壓有足夠的強(qiáng)度，可將正數(shù)斜率的斜波電流輸入電感器及降壓開關(guān)。斜波電流的斜率為di/dt=(VIN—Vout)/L?？梢赃x擇適當(dāng)?shù)男辈娙葜礐RAMP，以確保電容器電壓斜率與電感器電流斜率成正比。
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