1 引言
AC/DC、DC/DC轉換器負責系統電能轉換和傳送,其在系統中的角色相當于人體心臟,一旦出現問題,系統就會停止工作。通訊產品電源需要高可靠性。小型、輕量和高效率的電源應用于以電子計算機為主導的各種終端設備、通信設備中,是當今電子信息產業飛速發展不可缺少的一種電源供電方式。
2 LM5642器件簡介
圖1為LM5642器件引腳配置,LM5642開關控制器有兩種操作模式可供選擇,除可提供兩個電壓輸出外,也可利用雙相位模式提供負載電流比雙輸出大1倍的單電壓輸出;該器件能以200 kHz的頻率工作,其內含的兩個控制器可在180°反相時繼續工作;對于需利用該器件執行單輸出穩壓功能的高電流應用方案,此180°反相工作的功能可大幅減少輸入濾波電容。LM5642的振蕩器頻率可在150~250 kHz內調節升壓或降壓,以確保可與系統同步操作,從而減少開關頻率所造成的干擾。該器件內置的電流模式控制環路可在輸入電壓Vin為4.5~36 V寬范圍變動,每一通道輸出都可調整范圍從1.3 V~90%Vin變動,其轉換速度極高,效率更高達95%,適于為系統提供高電流、低電壓電源的應用方案。
3 基于LM5642的雙路輸出大電流應用
圖2為LM5642雙輸出電路原理圖,其輸入為15 V,輸出分別為+5 V/7 A和3.3 V/7 A,以圖2的通道1為例介紹該設計設計中所考慮的關鍵參數和外圍器件選型。
3.1 門限電流確定
LM5642有兩路電流門限設置引腳:引腳ILIM1和ILIM2(圖2)。以引腳ILIM1為例,其器件內置恒定0. 99μA電流,并通過外部連接到Vin輸入電阻R7轉變為電壓,該電壓將和尺9的電壓比較。R9與輸入相連,是電流的主要通路,電流經R9進入功率場效應管。此處R8選擇較小為100 Ω,忽略其分壓。通過比較R7和R9的電壓大小來確定電流是否合適,如果R7兩端電壓大于R9電壓,器件正常工作,反之內部過流保護將關斷。設計中通過比較電壓合理設置R7的參數,而R9選取低阻值,一般為10 mΩ。
3.2 輸出端電阻選擇
根據實際輸出電壓要求,由式(1)、(2)計算相關電阻值,在圖2中兩路輸出電阻分別為R13、R14、R23、R24。
考慮到輸出電壓的準確度,式(2)用來先確定R14的最大阻值,考慮輸出電壓具有3%的偏差,此處Vfb=1.238 V,最大流入反饋引腳FB1的電流為200 nA。
[$page] 3.3 輸出電感選擇
電感由輸出紋波電壓確定,由式(3)計算電感值Lmin。
式中,f為器件的開關頻率200 Hz,Vin為輸入電壓,Vo為輸出電壓,Vr為紋波電壓,在電源設計中擬定為60 mV,Rc近似為輸出電容等效阻抗,一般取20 mΩ。實際中還要考慮到紋波電流過高,在選取電感值時還要以紋波電流為依據。
此外還要考慮到輸出電容的等效阻抗對輸出紋波的影響,功率場效應管的選擇和其功耗問題。在設計中,為減小紋波采用高電壓大容量電容。同時兼顧選取低等效阻抗電容。電源設計中所用關鍵器件都采用工業級產品或軍工產品,以保證電源的高效性。
因此功率場效應管的等效阻抗完全符合標準,二極管選擇轉換速度快的肖特基管,以適應LM5642開關頻率200 Hz的快速轉換速率。
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