迟滞开关功率转换器LM3485在电源系统中的应用

第 10期 电 子 元 件 与 材 料 Vol.21 No.10 2002年 10月 ELECTRONIC COMPONENTS & MATERIALS Oct. 2002 迟滞开关功率转换器 LM3485在电源系统中的应用 郭 创 王 涛 樊 蓉 张宗麟 空军工程大学工程学院 陕西 西安 710038 摘要:电流控制型开关变换器由于需要双环控制 增加了电路 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 和 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 的难度 控制环变得不稳定以及抗干扰能 力差 笔者介绍的迟滞开关功率转换器 LM3485 旨在实现一种能够满足大量不同降压要求而无须进行补偿的开关调整 器解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 迟滞 PFET 降压控制器的引入 提高了稳定性和抗干扰能力 预计在 PC PDA 等电源系统中应用前景广 阔 关键词:迟滞 降压控制器 控制环 PFET P沟道功率场效应管 中图分类号: TN86 文献标识码:A 文章编号:1001-2028 2002 10-0038-03 Application of LM3485 Hysteretic Switch Power Regulator in Power System GUO Chuang WANG Tao FAN Rong ZHANG Zong-lin (Institute of Engineering, the Air force University of Engineering, Xian Shanxi 710038) Abstract: Double-loop control is required in the current-controlled switch regulators, which leads to more difficulties in circuit design and analysis , and makes the control loop instable and easy to be interfered. LM3485 Hysteretic Switch Power Regulator can solve the problem, which satisfies the different requirements under different voltages without any compensation. Hysteretic PFET step-down controller helps to increase stability and ability to anti-interference. It can be used in power system such as PC and PDA. Key words: hysteresis; step-down controllers; control loop PFET 迟滞开关功率转换器 LM3485 是 National Semiconductor 公司最新的 旨在实现一种能够满足 大量不同降压要求而无须进行补偿的开关调整器解决 方案 它采用易于使用的滞后脉冲频率调制开关拓扑 架构 从而简化了控制 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 系统设计者可用它开发 出小型 低成本 特定电流限制和精密电压要求的电 源系统 迟滞 PFET 降压控制器的引入 减少了纹波 电压 提高了控制环路的稳定性 其特点为控制方便 无须控制环路补偿 输入电压范围宽 4.5~35V 可 调节输出电压为 1.242 V~VIN 效率高达 93% 100% 的工作周期 最高工作频率大于 1 MHz 设有电流 限制保护 软启动等 1 引脚排列 组成及功能 LM3485采用 MSOP-8封装 如图 1 所示 各引 脚功能如下 1 脚 ISENSE 取样电流输 入端 须接至外接 PFET 的漏 极 2脚 GND 接地脚 3脚 NC 空脚 4 脚 FB 反馈输入 通过 在输出端和 GND 之间接入分压 电阻 调节输出电压 5 脚 ADJ 电流极限值调节 连接 5.5 mA 内部 电流源 在 ADJ 和 VIN之间接取样电阻 通过取样 电阻上的压降与外接 PFET 的 VDS相比较 决定是否 有过流现象发生 6 脚 PWR GND 功率接地脚 该脚为输出级的 接地脚 7脚 PGATE PMOS驱动输出 控制外接的 PFET 关断 范围是 VIN~ ( VIN~5 V) 收稿日期 2002-05-15 修回日期 2002-07-15 作者简介 郭创 1978– 男 湖南益阳人 现为空军工程大学工程学院硕士研究生 研究方向为导航 制导与控制 Tel (029)4397577 13002923786 E-mail 0737086@sina.com 元 器 件 应 用 APPLICATIONS 图 1 MSOP-8封装 Fig.1 MSOP-8 Package ISENSE VIN GND PGATE NC PWR GND FB ADJ 1 2 3 4 8 7 6 5 万方数据 第 10 期 39郭创等 迟滞开关功率转换器 LM3485在电源系统中的应用 8脚 VIN 电源电压 (4.5~36 V) 内部结构框图如图 2所示 2 工作原理 2.1 迟滞控制回路 迟滞控制回路主要由一个 VHYST » 10 mV 的迟滞 比较器 外接 PFET 二极管和电感 L构成 如图 3 所 示 这 种 结 构 不 需 要 控 制 环 路 补 偿 从 而 减 少 了 噪 声 和 干 扰 电 压 的 影 响 提 高 了 控 制 回 路的稳定性 迟滞控制回路没有内部振荡器 开关工 作频率由外接器件和工作条件决定 当同相输入端 FB 电压低于参考电压 比较器输 出低电平 PGATE输出使 PFET 的栅极变为低电平 PFET 导通 随着 PFET 的导通 电源电压对 COUT充 电 流过电感 L和 PFET 的电流线性增加 使输出电 压升高 当 FB 端电压达到电压上限 VUPPER= VHYST+1.242 V时 比较器输出从低电平变为高电平 PGATE 输出关断 PFET 电感 L 两端产生反向感应 电动势 二极管正偏导通 L储存能通过续流二极管 释放 电感电流下降 输出电压变为参考电压 下一 个周期开始 如此周而复始反复进行 使输出电压稳 定 LM3485 在低负载电流 ILOAD <50 mA 表现为 间隙调整状态 (Discontinuous Conduction Mode DCM) 在高负载电流 ILOAD >500 mA 时则为连续 调整状态(Continuous Conduction Mode CCM) 在间 隙调整状态 系统工作频率低 通过 L上的电流从 0 上升到极大值 然后下降到 0 且 L上电流一直保持 为 0 直到当 FB 端电压达到内部参考电压 VREF 下 一个周期开始时 连续调整状态和间隙调整状态最显 著的区别是 电流极小值不为 0 输出电压可以通过外接电阻设定 如 1 式所 示 VOUT = 1.242(V) (R1+R2) / R2 1 最小输出电压由 2 式得: VRIPPLE= VHYST (R1+R2) / R2 2 工作频率由输入电压 VIN 输出电压 VOUT 电感 L 迟滞 VHYST 输出电容的等效串联电阻 Res和 delay 决定 可由 3 式近视计算如下 )()L( )( esINHYST esOUTIN IN OUT RdelayVV RVV V V f ···· · · + - = a 3 式中 a为(R1+R2) / R2 delay 包括 LM3845 传播延时和 PFET 延时 传 播延时典型值为 90 ns f D i VVV L · D -- = OUTDSIN DDSIN DOUT VVV VV D +- + = 当 3.66726OUT03868.0 -·£D Ii IOUT 2.0 A OUT3.0 Ii ·£D IOUT ³ 2.0 A VD为二极管正向电压降 2.2 限流保护回路 限流保护回路由取样电流比较器和脉冲发生器组 成 如图 4 所 示 回路电流通 过外接 PFET 的 VDS 或取样电阻 取样 取样电流 比较器同向输入 端是 ADJ 引脚 内部 5.5 mA 基 准电流在外接电 阻 RADJ 上的压 降和过 PFET 或取样电阻的电压进行比较 ADJ引脚 电压可由 4 计算如下 VADJ = VIN – RADJ 5.5 mA 4 图 2 内部结构框图 Fig.2 Inside structure diagram VIN 图 4 限流保护回路 Fig.4 Current limit protection circuit VIN 5.5 mA RADJ VDS 图 3 迟滞控制回路 Fig.3 Hysteretic control circuit VOUT VHYST = 10 mV VFB = 1.242 V PMOS驱动 万方数据 40 电 子 元 件 与 材 料 2002年 反向输入端是 ISENSE 引脚 引脚须接至 PFET 的漏极 取样电压可由 5 式计算如下 VISENSE = VIN – (RDSON IIND_PEAK) = VIN – VDS 5 限流电路在 VISENSE大于 VADJ 时起作用 取样电 流比较器触发脉冲发生器 迫使 PGATE 输出关断 PFET 使回路电流减小 PGATE 将在 9 ms 后导通 PFET 如果回路电流没有下降到设定的极限值 这 个过程将重复进行 电流极限值可通过外接电阻 RADJ而设定 RADJ = IIND_PEAK RDSON / ICL_ADJ 6 式中 RDSON为通态电阻 IIND_PEAK为 ILOAD + IRIPPLE / 2 ILOAD ICL_ADJ为 5.5 mA的典型值 2.3 软启动 外接敏感电阻 电流在启动过程中 会产生涌入电流 在 RADJ 两 端并接 CADJ将会起到软启动作用 如图 5 所示 RADJ 和 CADJ组成 RC 延时 使电流在启动时以小电流流过 在使用了软启动功能时 输出电压可缓慢升高 同时CADJ 也能够过滤掉意外的噪声干扰 使取样电流比较器不 会意外触发 100 pF~1 nF 为大多数实际应用中的典型 值 较低的 CADJ 值并不会影响 软启动效果 由于 PFET 的 VDS 极易受 温度影响 而 这将导致等量 的电流变化 为了提高电流 精度 可以在 VIN和 PFET 的源极之间接敏感电阻 RSENSE 如图 5 中所示 3 典型应用电路 LM3485 的工作频率和它的优良特性在很大程度 上依赖外接器件 当电感 L 输出电容 COUT 的等效 串联电阻 Res 输入电压等参数的值发生变化时 它 的工作频率和输出纹波也会发生相应的变化 因此 在工程应用中 最理想的设计途径是 先确定工作频 率 然后合理地选择电感和其他关键元器件 图 6为 LM3485 的典型应用电路 输入电压范围 VIN 4.5~35 V 在选择图中所示参数时 输出电压为 3.3 V± 3% 峰–峰值纹波电压小于 20 mV 效率 满载 为 94% 电源系统性能很高 4 结束语 LM3485 无论是电源电压调整率 负载调整率还 是瞬态响应特性都有很大提高 是目前比较理想的新 型控制器 其优点主要有 1 使用方便的滞后脉冲频率调制开关拓扑架 构 简化了控制方法 具有良好的稳定性和抗干扰能 力 2 电源芯片性能好 开关频率高 功率转换 更容易 体积更小 3 电压波动立即反映在电感电流的变化上 负载动态响应更快 4 设计简单 成本低 使电源更易生产和维 修 在市场竞争中有优势 在机顶盒 DSL/有线调制解调器 PC PDA 薄膜晶体管(TFT)监视器 信息家电 电池供电的便 携式设备 汽车用 PC 等电子设备中将会获得广泛的 应用 参考文献 [1] 郑春芳, 何志伟. 单相 PFC变换器中电流型控制的发展 [J]. 电源技术 应用, 2002, 6(5): 12–15. 编辑 朱盈权 图 5 软启动 外接敏感电阻 Fig.5 Soft-start external senseresistor VIN 5.5 mA RADJ RSENSE 图 6 典型应用电路 Fig.6 Typical application circuit VIN VOUT 万方数据 迟滞开关功率转换器LM3485在电源系统中的应用 作者： 郭创， 王涛， 樊蓉， 张宗麟 作者单位： 空军工程大学工程学院,陕西,西安,710038 刊名： 电子元件与材料 英文刊名： ELECTRONIC COMPONENTS & MATERIALS 年，卷(期)： 2002,21(10) 被引用次数： 4次 参考文献(1条) 1.郑春芳;何志伟 单相PFC变换器中电流型控制的发展 2002(05) 本文读者也读过(1条) 1. 严冬勤 高性能电压调节模块智能型控制策略的研究与改进[学位 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ]2010 引证文献(4条) 1.郭创.樊蓉 基于CUK型控制器的负偏压设计[期刊论文]-仪表技术与传感器 2003(9) 2.郭创.李士波.樊蓉.张宗麟 高效电池电源设计研究[期刊论文]-电子元件与材料 2003(3) 3.郭创.刘华伟.樊蓉.张宗麟 小型机载计算机电源的设计与研究[期刊论文]-电子技术应用 2003(5) 4.郭创.张宗麟.樊蓉 常规开关电源拓扑结构及典型应用电路[期刊论文]-电子元件与材料 2003(8) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dzyjycl200210013.aspx