在系統(tǒng)中成功運用DC/DC降壓調(diào)節(jié)器的技巧

降壓轉(zhuǎn)換器關(guān)鍵規(guī)格和定義

輸入電壓范圍：降壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍決定了最低的可用輸入電源電壓。規(guī)格可能提供很寬的輸入電壓范圍，但VIN 必須高于VOUT才能實現(xiàn)高效率工作。例如，要獲得穩(wěn)定的 3.3 V輸出電壓，輸入電壓必須高于 3.8 V。

地電流或靜態(tài)電流：IQ是未輸送給負載的直流偏置電流。器件的IQ越低，則效率越高。然而，IQ可以針對許多條件進行規(guī)定，包括關(guān)斷、零負載、PFM工作模式或PWM工作模式。因此，為了確定某個應用的最佳降壓調(diào)節(jié)器，最好查看特定工作電壓和負載電流下的實際工作效率數(shù)據(jù)。

關(guān)斷電流： 這是使能引腳禁用時器件消耗的輸入電流，對低功耗降壓調(diào)節(jié)器來說通常遠低于 1μA。這一指標對于便攜式設備處于睡眠模式時電池能否具有長待機時間很重要。

輸出電壓精度： ADI 公司的降壓轉(zhuǎn)換器具有很高的輸出電壓精度，固定輸出器件在工廠制造時就被精確調(diào)整到±2%之內(nèi)（25°C）。輸出電壓精度在工作溫度、輸入電壓和負載電流范圍條件下加以規(guī)定，最差情況下的不精確性規(guī)定為±x%。線路調(diào)整率： 線路調(diào)整率是指額定負載下輸出電壓隨輸入電壓變化而發(fā)生的變化率。

負載調(diào)整率： 負載調(diào)整率是指輸出電壓隨輸出電流變化而發(fā)生的變化率。對于緩慢變化的負載電流，大多數(shù)降壓調(diào)節(jié)器都能保持輸出電壓基本上恒定不變。

負載瞬變：如果負載電流從較低水平快速變化到較高水平，導致工作模式在 PFM 與 PWM 之間切換，或者從 PWM 切換到 PFM，就可能產(chǎn)生瞬態(tài)誤差。并非所有數(shù)據(jù)手冊都會規(guī)定負載瞬變，但大多數(shù)數(shù)據(jù)手冊都會提供不同工作條件下的負載瞬態(tài)響應曲線。

限流：ADP2138 等降壓調(diào)節(jié)器內(nèi)置保護電路，限制流經(jīng) PFET 開關(guān)和同步整流器的正向電流。正電流控制限制可從輸入端流向輸出端的電流量。負電流限值防止電感電流反向并流出負載.

軟啟動：內(nèi)部軟啟動功能對于降壓調(diào)節(jié)器非常重要，它在啟動時控制輸出電壓緩升，從而限制浪涌電流。這樣，當電池或高阻抗電源連接到轉(zhuǎn)換器輸入端時，可以防止輸入電壓下降。器件使能后，內(nèi)部電路開始上電周期。

啟動時間是指使能信號的上升沿至VOUT達到其標稱值的 90%的時間。這個測試通常是在施加VIN、使能引腳從斷開切換到接通的條件下進行。在使能引腳連接到VIN的情況下，當VIN從關(guān)斷切換到開啟時，啟動時間可能會大幅增加，因為控制環(huán)路需要一定的穩(wěn)定時間。在調(diào)節(jié)器需要頻繁啟動和關(guān)閉以節(jié)省功耗的便攜式系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器的啟動時間是一個重要的考慮因素.

熱關(guān)斷(TSD)： 當結(jié)點溫度超過規(guī)定的限值時，熱關(guān)斷電路就會關(guān)閉調(diào)節(jié)器。極端的結(jié)溫可能由工作電流高、電路板冷卻不佳或環(huán)境溫度高等原因引起。保護電路包括一定的遲滯，防止器件在芯片溫度降至預設限值以下之前返回正常工作狀態(tài)。

100%占空比工作： 隨著VIN下降或ILOAD上升，降壓調(diào)節(jié)器會達到一個限值：即使PFET開關(guān)以 100%占空比導通，VOUT仍低于預期的輸出電壓。此時，ADP2138 平滑過渡到可使PFET 開關(guān)保持 100%占空比導通的模式。當輸入條件改變時，器件立即重新啟動PWM調(diào)節(jié)，VOUT不會過沖。

放電開關(guān)： 在某些系統(tǒng)中，如果負載非常小，降壓調(diào)節(jié)器的輸出可能會在系統(tǒng)進入睡眠模式后的一定時間內(nèi)仍然保持較高水平。然而，如果系統(tǒng)在輸出電壓放電之前啟動上電序列，系統(tǒng)可能會發(fā)生閂鎖，或者導致器件受損。當使能引腳變?yōu)榈碗娖交蚱骷M入欠壓閉鎖/熱關(guān)斷狀態(tài)時，ADP2139 降壓調(diào)節(jié)器通過集成的開關(guān)電阻（典型值 100 Ω）給輸出放電。

欠壓閉鎖: 欠壓閉鎖(UVLO)可以確保只有在系統(tǒng)輸入電壓高于規(guī)定閾值時才向負載輸出電壓。UVLO 很重要，因為它只在輸入電壓達到或超過器件穩(wěn)定工作要求的電壓時才讓器件上電.

結(jié)束語
低功耗降壓調(diào)節(jié)器使開關(guān)DC-DC轉(zhuǎn)換器設計不再神秘。ADI 公司提供一系列高集成度、堅固耐用、易于使用、高性價比的降壓調(diào)節(jié)器，只需極少的外部元件就能實現(xiàn)高工作效率。系統(tǒng)設計師可以使用數(shù)據(jù)手冊應用部分提供的設計計算，或者使用 ADIsimPower? 設計工具。欲查看有關(guān)ADI公司降壓調(diào)節(jié)器的選型指南、數(shù)據(jù)手冊和應用筆記，請訪問：www.analog.com/en/power-management/products/index.html. 欲了解更多信息，請聯(lián)系ADI公司應用工程師.

參考文獻
(Information on all ADI components can be found atwww.analog.com.)

Lenk, John D. Simplified Design of Switching Power Supplies. Elsevier. 1996. ISBN 13: 978-0-7506-9821-4.

Marasco, K. How to Apply Low-Dropout Regulators Successfully.? Analog Dialogue. Volume 43, Number 3. 2009. pp. 14-17.

附錄
3 MHz同步降壓 DC-DC轉(zhuǎn)換器驅(qū)動 800 mA負載
The ADP2138 和ADP2139 降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器針對無線手機、個人媒體播放器、數(shù)碼相機和其它便攜式設備應用進行了優(yōu)化。二者既可以在強制脈沖寬度(PWM)模式下工作，以獲得最低的紋波，也可以在PWM模式與省電模式之間自動切換，以便在輕負載下獲得最高效率。2.3 V至 5.5 V輸入范圍支持使用標準電源，包括鋰電池、堿性電池和鎳氫電池。提供 0.8 V至 3.3 V范圍內(nèi)的多個固定輸出電壓選項，負載能力為 800 mA，精度為 2%。內(nèi)置功率開關(guān)和同步整流器可提高效率并減少外置器件數(shù)量。ADP2139（如圖A所示）另外增加了一個內(nèi)部放電開關(guān)。ADP2138和ADP2139采用緊湊型 1 mm × 1.5 mm、6引腳WLCSP封裝，額定溫度范圍為–40°C至+125°C，千片訂量報價為 0.90美元/片。 .

圖 A. ADP2139功能框圖