利用集成化開關(guān)穩(wěn)壓器簡(jiǎn)化電源設(shè)計(jì)

一提到電源設(shè)計(jì)，大多數(shù)工程師都會(huì)感到撓頭，他們往往會(huì)問“從哪里入手呢”。首先先必須確定電源的拓?fù)?，包括降壓、升壓、flyback、半橋和全橋等，還要確定控制方案、電壓模式、電流模式、固定導(dǎo)通時(shí)間等。其他問題還包括：(1)電源的頻率特性如何?這將決定應(yīng)該使用何種電感和電容，以滿足輸出紋波和負(fù)載暫態(tài)響應(yīng)的要求。(2)為了確保整個(gè)電路在各種負(fù)載、溫度條件下的穩(wěn)定性，應(yīng)該采用哪種補(bǔ)償方案呢?(3)選擇“合適的”MOSFET也并非小事一樁。驅(qū)動(dòng)電路能否控制MOSFET的柵電容?寄生電容和Rds(on)又將如何影響總功耗?

　　但需要回答的問題還不僅僅局限于此。PCB設(shè)計(jì)工程師可能會(huì)來(lái)告訴你，PCB板上沒有足夠的空間來(lái)容納所有選定的元件。控制器應(yīng)該放在哪里?或者，MOSFET、輸入電容、電感、輸出電容、控制電路等等又該放在哪里?采用何種接地方案?PGND和AGND在哪里連接?為了獲得最佳的電磁干擾(EMI)性能或消除噪聲干擾，如何才能盡量減少AC環(huán)路?散熱器應(yīng)放在哪里?氣流的方向如何?應(yīng)該使用多少過孔?

　　上述這些問題表明，電源開關(guān)穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)。但Intersil的集成化FET DC/DC穩(wěn)壓器使降壓電源轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)變得輕松自如。這些IC芯片內(nèi)部已經(jīng)解決了大多數(shù)棘手問題，并對(duì)各種配置進(jìn)行了優(yōu)化，如MOSFET尺寸、驅(qū)動(dòng)電路、電流感應(yīng)元件及限流、環(huán)路補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償及過熱保護(hù)等。開關(guān)頻率高達(dá)1MHz以上，因此可以使用小型電感和陶瓷電容，這些電感和電容是許多制造商的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。最后，對(duì)于大多數(shù)解決方案，Intersil還提供了評(píng)估電路板和推薦的PCB設(shè)計(jì)，供客戶參考。

　　集成化FET DC/DC轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢(shì)

　　圖1是一個(gè)完整的4A轉(zhuǎn)換器的典型應(yīng)用電路，采用ISL8014芯片。這種電路僅需極少的外部組件。圖2是ISL8014集成FET硅芯片的框圖。同一個(gè)芯片集成了眾多的特性和功能，從而使得電源設(shè)計(jì)變得非常輕松。

　　圖1：4A集成FET功率轉(zhuǎn)換器的典型應(yīng)用示意圖。

　　1.內(nèi)置MOSFET

　　請(qǐng)注意圖2具有VIN管腳到LX管腳的高邊功率P溝道MOSFET，以及LX管腳到PGND管腳的低邊N溝道MOSFET，因此不需要再浪費(fèi)時(shí)間去尋找合適的MOSFET。這些內(nèi)置MOSFET與驅(qū)動(dòng)電路一起，在開關(guān)頻率、負(fù)載電流、輸入電壓、溫度范圍等方面可以滿足廣泛的應(yīng)用需求。

　　圖2：4A集成FET功率轉(zhuǎn)換器內(nèi)部電路框圖。

　　驅(qū)動(dòng)電路的上升和下降時(shí)間約為3ns，在EMI噪聲和功耗之間達(dá)到了最佳平衡。非重疊時(shí)間、高邊和低邊MOSFET的開/關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)間(或稱死區(qū)時(shí)間)都得到很好控制，以免出現(xiàn)直通現(xiàn)象。在LX到PGND管腳之間，不需要另外使用肖特基二極管來(lái)提高效率。開關(guān)波形請(qǐng)見圖3a和圖3b。

　　
　圖3a：LX 開關(guān)波形(降壓)。

　　圖3a：LX 開關(guān)波形(降壓)。