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調速開關|POLA DC/DC??櫚繚醋┑緶飛杓?/div>
發布時間 : 2018-06-15 14:40 瀏覽量 : 84

POLA??櫚繚?/strong>
板級電源設計的成熟度和可靠度直接影響著電子產品的穩定性。在設計復雜的板級DC/DC時,為了減小設計風險,提高設計成熟度,加快開發一次成功率,越來越多的方案引入了DC/DC電源???。目前主流的DC/DC??櫚繚瓷討饕治狣OSA聯盟和POLA聯盟兩大陣營。


POLA??槭欠強瘧曜嫉納杓?所以要深入分析電路有一定難度。但是考慮到POLA??櫚繚吹牡緶飛杓蘋鞠嗤?,所以筆者以PTH03030 POLA??櫚緶肺?對其電路設計進行了深度剖析。

PTH03030??櫚繚醋芴寮芄狗治?/strong>
PTH03030??櫚繚詞且恢址歉衾氳腜OLA電源,可輸出30A電流,??槊婊笤?cm2,采用PCB多層板設計,可以滿足目前高密度板級電源的應用需求,例如多處理器、高速DSP系統等。


PTH03030??椴捎酶咼芏鵲乃姹硤杓?,通過一個外接的電阻實現輸出電壓在0.8~2.5V之內可調,輸出效率可以達到93%,工作溫度范圍為-40~+85℃。PTH03030??櫚牟吠夤廴繽?所示。

 

PTH03030??櫚南低辰峁谷繽?所示。其中,自動電壓跟蹤??檳芄桓俚繚吹繆溝納舷碌縭斃?,實現輸出電壓時序控制;也可以實現成多個POLA??櫚氖涑齙繆夠ハ嘧紛?,或者共同追蹤外部電壓的上下電時序。這個特點非常適合系統中需要多個電壓供電且對于上電先后順序有嚴格要求的板級電源設計方案。
ON/OFF使能??橛糜誑刂頗?櫚繚吹氖涑?,在需要單獨關閉部分板級電路功能的場合非常適用。


電壓輸出微調??櫓С質涑齙繆菇導觳夂筒鉤サ鶻?。該??榛咕哂惺涑齙繆拐蚋浩奈⒌骺刂乒δ?,可以使用在系統微調測試的場合。
PTH03030??楸;すδ鼙冉掀肴?,可以實現過溫?;?、過流?;?、欠壓鎖定?;?。

PWM BUCK控制??檣杓品治?/strong>

PTH03030H??櫚慕笛筆WM控制??椋║3)的局部電路如圖3所示。

U3控制器內部主要有基準電源電路、軟啟動電路、300kHz振蕩電路、充電泵電路、過流檢測電路等。


U3內部有0.8V的基準電源,用來和輸出電壓的反饋端子PWM_FB進行環路反饋比較。主流POLA??櫚繚吹氖涑齙繆棺畹橢凳?.8V。


U3的軟啟動電路可控制上電速率, 軟啟動延時時間大約為5~10ms,整個上電過程在15ms完成,典型軟啟動時間為6.5ms。在軟啟動功能運行時,TRACK管腳必須連接輸入電源電壓管腳,屏蔽POLA??櫚淖遠繆垢俟δ?。此時,??櫚繚吹納系縭苣誆康娜砥舳系縋?榭刂?。


U3內部的充電泵電路主要通過外接C20電容實現低輸入電壓的提升,滿足內部部分電路高電壓的要求。在3.3V輸入的條件下,需要C20啟動內部充電泵;在5V輸入條件下,C20泵電容可以不接。


U3內置的過流檢測電路可檢測上臂MOSFET的導通電阻RDS(ON)上的電流。如果流過上臂MOSFET的電路超過閾值,其管壓降超過R12電阻的壓降,導致U3內部的過流比較器翻轉,關斷PWM輸出,實現過流?;?。


實際測試中,R12的電壓設定在160mV左右,對應45A的過流?;ゃ兄?。如果需要實現不同的過流?;ゃ兄?,只需要更改R12的電阻值即可。

MOSFET功率??櫸治?/strong>
MOSFET功率??櫚牡緶啡繽?所示。其中,U1為MOSFET驅動IC,采用TI公司的TPS2834,可實現同步整流MOSFET并聯對管的驅動。U1的第2管腳接PWM單路輸入,經過內部的雙路移相后,輸出驅動后級同步整流上臂MOSFET Q2、Q3和下臂MOSFET Q1、Q4。


TPS2834的輸出驅動特性比較優異,在輸入3.3V,輸出0.8V,滿載30A負載電流時,MOSFET的驅動波形非常理想,無明顯的振鈴現象。TPS2834良好的MOSFET驅動特性保證了PTH03030可實現高達90%以上的轉換效率。


DT管腳就是上下臂MOSFET的死區控制管腳,連接到上下臂MOSFET的中點,可防止出現上下臂MOSFET由于關斷延時而瞬時直通造成的過流隱患。

升壓??櫸治?/strong>
升壓電路由U2及其外圍電路組成(見圖5)。U2是一款SOT-23封裝的升壓控制器,內置MOSFET,可極大地簡化升壓??櫚耐馕У緶?,實現高密度的??橛τ?。

 

 

U2的開關頻率最大可以達到1MHz,在輸出相同電流的條件下,可以極大減小升壓電感的體積和輸出濾波電容的容量和個數。升壓控制器內置過流?;すδ?,當升壓輸出電流達到400mA時,進入過流?;?使升壓芯片不受進一步的損壞。


PTH03030??櫚納溝繆刮?.5V,實際測試最高可以達到28V的升壓輸出,升壓后的電源提供整個??櫚腗OSFET驅動IC U1,電壓跟蹤比較運放的供電。

自動電壓跟蹤??櫸治?/strong>
PTH03030??櫚囊桓鮒饕氐憔褪侵С腫遠繆垢倏刂?,由施加參考電壓在TRACK腳來實現。施加在TRACK腳上的電壓和輸出電壓通過??櫚牡偷繆乖慫惴糯篤鶻惺凳蔽蟛畋冉戲糯?誤差比較電壓經下一級的電壓緩沖后,直接控制PWM控制器的FB反饋電壓。只要運放的輸出響應足夠快,就能保證PTH03030的輸出電壓和TRACK電壓精密跟隨上下電的電壓輸出時序。


自動電壓跟蹤功能典型應用電路如圖6所示,2個??櫚腡RACK管腳一起連接到Q1的D級。系統上電時,控制電平為低電平,Q1關斷,TRACK管腳電壓上升,上下兩塊POLA??櫚氖涑齙繆垢鎀RACK腳電壓同步上升。當??櫬锏礁髯緣氖涑齙繆股瓚ㄖ凳?電壓自動跟蹤完成,??楦髯源锏繳瓚ǖ?,完成時序上電控制。當需要系統下電時,控制電平轉為高電平,Q1導通,TRACK電壓下降,??槭涑齦儐陸?。

 

輸出微調??櫸治?/strong>
PTH03030??櫚奈⒌髂?橥獠坑τ玫緶啡繽?所示。??櫚奈⒌魘涑齙繆拐?負偏輸出的控制腳分別是9和10腳,正偏微調電阻Ru通過場效應管Q2接地,負偏微調電阻Rd通過場效應管Q1接地。當需要輸出進入正偏模式時,只要在Q2的柵極施加高電平,使Q2導通,Ru回路導通,通過內部的微調電壓分壓,可實現輸出電壓的正偏移輸出,負偏電壓微調輸出同理。

?;すδ苣?櫸治?/strong>
PTH03030??櫚娜止鹵;さ緶啡繽?所示。U4是一款SOT-23封裝的溫度傳感器IC,通過和外圍電路配合可以實現??櫚墓鹵;すδ?防止??櫚緶煩魷忠斐9律棧俚囊?。過溫?;さ緶吩諛?槲露瘸齇TP?;ゃ兄凳?會自動將INHIBIT使能管腳電壓下拉,輸出全局關斷電壓。


過溫?;げ徊捎瞇酒謚玫墓鹵;さ緶?,主要是考慮到POLA??檣系畝嘀摯刂菩酒墓鹵;ゃ兄蕩嬖誒肷⑿?。而通過OTP電路實現全局過溫聯動,確實是不錯的專業設計考慮。


PTH03030H的ON/OFF開關由INHIBIT使能管腳控制,可實現全局??櫚墓囟匣蛘呤涑?。INHIBIT管腳不是TTL接口的電平,在設計階段注意不能直接和3.3V邏輯器件的I/O直接連接

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