開關(guān)型電壓調(diào)節(jié)器MIC4680及其應(yīng)用電路

摘要：MIC4680是Micrel公司推出的一種新型開關(guān)型電壓調(diào)節(jié)器。它在4～34V的輸入電壓范圍內(nèi)能輸出穩(wěn)定的固定或可調(diào)輸出電壓。可廣泛應(yīng)用于電源調(diào)節(jié)卡、正負(fù)電壓轉(zhuǎn)換器、電池充電以及能驅(qū)動外部FET的高電流輸出調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。文中介紹了它的主要特點(diǎn)、引腳功能、主要參數(shù)和可調(diào)輸出時(shí)的典型電路及設(shè)計(jì)方法。最后給出了由MIC4680構(gòu)成的手機(jī)電池充電電路和特正+12V轉(zhuǎn)換成-12V輸出的正、負(fù)電壓轉(zhuǎn)換器等實(shí)際電路。

??? 關(guān)鍵詞：電源調(diào)節(jié) 電壓轉(zhuǎn)換 電池充電 MIC4680

1 概述

MCI4680是Micrel公司最新推出的一種新型開關(guān)型電壓調(diào)節(jié)器。它可以方便地應(yīng)用于具有固定電壓輸出或可調(diào)電壓輸出模式的電源系統(tǒng)中。在200kHz時(shí),MIC4680能夠在很寬的輸入范圍內(nèi)保持1.3A的連續(xù)電流輸出。在用于固定電壓輸出系統(tǒng)時(shí),MIC4680所適用的固定電壓輸出3.3V或5.0V,而用于可調(diào)電壓輸出模式時(shí),MIC4680所適用的最小電壓為1.25V。

MIC4680具有寬達(dá)4～34V的輸出電壓范圍。并具有極好的線性和負(fù)載瞬變響應(yīng)。它采用軌對軌限流模式,并具有熱關(guān)斷故障保護(hù)功能。在關(guān)斷模式,MIC4680的靜態(tài)保持電流小于2μA。

MIC4680所需的外部元件極少,僅用兩支電容、一個電感和一個穩(wěn)壓二極管便可構(gòu)成具有固定輸出的電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。并可方便地對中心頻率進(jìn)行快速的瞬變理補(bǔ)償。

MIC4680具有三種規(guī)格：其中MIC4680MB用于可調(diào)電壓輸出,而MIC4680-3.3MB和MIC4680-5.0MB分別用于3.3V和5.0V的固定電壓輸出系統(tǒng)。它們均采用8腳SOP小型封裝。其接點(diǎn)溫度范圍為-40～125℃。

MIC4680的主要特點(diǎn)如下：

●具有1.3A的連續(xù)電流輸出;

●能適用任何接口方案;

●用于固定輸出時(shí),僅需4只外部元件;

●具有200kHz的固定操作頻率;

●適用于3.3V、5.0V和可調(diào)電壓的輸出模式;

●可進(jìn)行快速瞬變的中心補(bǔ)償;

●具有寬達(dá)4～34V的輸入電壓范圍;

●典型的關(guān)斷模式電流小于2μA;

●開關(guān)效率大于90%;

●具有熱關(guān)斷和過流保護(hù)功能;

MIC4680是一個簡單高效降壓型開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器,可完全替代以往的TO-220和TO-263型封裝的電壓調(diào)節(jié)器,能有效地將5V或12V電壓調(diào)節(jié)成穩(wěn)定的2.5V或3.3V標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓。因而可廣泛應(yīng)用于電源調(diào)節(jié)卡、正負(fù)轉(zhuǎn)換器、電流充電以及能驅(qū)動外部FET的高電流輸出調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

2 引腳功能及極限參數(shù)

2.1 引腳功能

MIC4680系列中的三種規(guī)格均采用SOP-8封裝形式。圖1所示為MIC4680的引腳排列。各引腳的功能說明如下：

SHDN（1腳）：關(guān)斷使能腳。該腳為邏輯低電平時(shí),MIC4680被使能;為邏輯高電平時(shí)（大于1.6V）,MIC4680被關(guān)斷。

IN（2腳）：電源電壓輸入引腳,外接未校準(zhǔn)的4～34V電源電壓。

SW（3腳）：開關(guān)輸出端,為器件內(nèi)部NPN開關(guān)管的發(fā)射極輸出,通常在SW引腳外接一個穩(wěn)壓二極管。

FB（4腳）：反饋輸入端。對于輸出電壓可調(diào)的MIC4680,FB腳應(yīng)外接分壓電阻網(wǎng)絡(luò);而而于固定輸出的MIC4680,由于分壓電阻被固定設(shè)計(jì)在器件內(nèi)部,因此,在外部將此端連接到輸出點(diǎn)即可。圖2所示為MIC4680的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖,圖中虛線所連是輸出電壓可調(diào)的MIC4680的內(nèi)部結(jié)構(gòu),它與固定輸出電壓型MIC4680的區(qū)別在于：它把FB端和內(nèi)部誤差放大器的反相輸入端直接相連而沒有內(nèi)部分壓電阻。正是由于分壓電阻的外置,才為輸出電壓的調(diào)整提供了可能。

GND（5～8腳）：接地引腳。

2.2 極限參數(shù)

MIC4680具有很寬的輸入電壓范圍,在4～34V的輸入電壓范圍內(nèi)均可輸出穩(wěn)定的電壓。下面是MIC4680的極限參數(shù)。

●最高輸入電壓（VIN）：38V;

●器件關(guān)斷電壓（VSHDN）：-0.3V～+38V;

●穩(wěn)態(tài)輸出開關(guān)電壓（VSW）：-1V;

●反饋電壓（VFB）：12V;

●存貯溫度范圍：-65℃～+150℃;

●熱阻：63℃/W。

2.3 電氣參數(shù)

可調(diào)型MIC4680的反饋電壓為1.23V,而MLC4680-3.3和MIC4680-5.0的輸出電壓分別為3.3Vt 5.0V。以下是MIC4680系列電壓調(diào)節(jié)器的主要電氣參數(shù)：

●最大工作周期：97%

可調(diào)型MIC4680的測試條件為VFB=1.0V

MIC4680-3.3的測試條件為VFB=2.5V

MIC4680-5.0的測試條件為VFB=4.0V

●輸出漏電流：

在VIN=34V,VSHDN=5V,VSW=0V時(shí)為50～500μA

在VIN=34V,VSHDN=5V,VSW=-1V時(shí)為4～20mA

●靜態(tài)電流為7～12mA,需要說明的是：該數(shù)值對可調(diào)型、3.3V和5.0V輸出的MIC4680來說,其測試條件中VFB的值分別為1.5V、4.0和6.0。

3 應(yīng)用設(shè)計(jì)

圖3是輸出可調(diào)的MCI4680電壓調(diào)節(jié)器的典型應(yīng)用電路。對于輸出電壓可調(diào)的應(yīng)用,MIC4680的FB端需要至少1.23V的反饋參考信號。幾種常用的輸出電壓時(shí)的分壓電阻的推薦值如表1所列。同時(shí)表1還列出了電路中其它幾種外圍元器件的參考值。

表1 典型輸出電壓時(shí)的分壓電路推薦值

對于其它輸出電壓,電阻R1和R2的值可以依據(jù)下列公式來確定：

R1=R2[(VOUT/VREF)-1]

4 實(shí)際應(yīng)用電路

4.1 手機(jī)電池充電電路

圖4所示是由MIC4680組成的手機(jī)電池充電電路。圖中,FB端的反饋參考電壓信號由R2和R3組成的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)來提供。當(dāng)不需要為手機(jī)電池充電時(shí),SHDN通過開關(guān)S1接至電壓輸入端IN而使SHDN位于高電平,從而使MIC4680處于關(guān)斷狀態(tài),手機(jī)在自帶電池的驅(qū)動下正常工作。

如果需要為手機(jī)電池充電,則可將SHDN端通過S1接至GND端以使其處于低電平,從而將電路開通,在經(jīng)過進(jìn)一步的濾波處理后,將在電路的輸出端得到5V的輸出電壓輸出。圖中使用的放大器為Micrel公司的MIC6211BM5,利用它可以是提高電路的穩(wěn)定性和工作效率。該電路的輸出電流為800mA。如果用MIC6211BM5和一個MOSFET場效應(yīng)管來進(jìn)行組合放大,則可將電路的輸出電流提高到5A左右。另外,通過調(diào)整R2和R3的值還可調(diào)整電路的輸出電壓。

4.2 正負(fù)電壓轉(zhuǎn)換電路

利用MIC4680還可以進(jìn)行正負(fù)電壓的轉(zhuǎn)換。圖5所示是用MIC4680組成的正負(fù)電壓轉(zhuǎn)換電路,利用該電路可以將+12V的輸入電壓轉(zhuǎn)換成-12V的輸出電壓,并可得到150mA的輸出電流。