ADP5014的開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器中的快速開(kāi)關(guān)瞬變是有利的，因?yàn)檫@顯著降低了開(kāi)關(guān)模式電源中的開(kāi)關(guān)損耗。尤其是在高開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，可以大幅提高開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的效率。但是，快速開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換也會(huì)帶來(lái)一些負(fù)面影響。開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換頻率在20 MHz和200 MHz之間時(shí)，干擾會(huì)急劇增加。這就使得開(kāi)關(guān)電源開(kāi)發(fā)人員必須在高頻率范圍內(nèi)，在高效率和低干擾之間找到良好的折衷方案。因此，ADI公司提出了創(chuàng)新的Silent Switcher技術(shù)，即使是極快的開(kāi)關(guān)邊沿，也可能產(chǎn)生最小的電磁輻射。

圖1顯示了快速和慢速開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換?？焖匍_(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換會(huì)使鄰近電路段產(chǎn)生更強(qiáng)的干擾耦合。存在電壓突變的pcb走線可與具有高阻抗的鄰近走線產(chǎn)生容性耦合。存在電流突變的PCB走線可與鄰近走線產(chǎn)生電感耦合。通過(guò)減慢開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換，可將這些影響至最低。圖2顯示了一種經(jīng)驗(yàn)證適用于異步開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的技術(shù)。此處，兩個(gè)開(kāi)關(guān)中的一個(gè)使用了肖特基二極管。將電阻與自舉電容 CBOOT（提供高側(cè)n溝道MOSFET的柵極電壓）串聯(lián)，可減慢開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換。當(dāng)無(wú)法直接調(diào)整功率MOSFET的柵極信號(hào)線時(shí)，此技巧可用于集成開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器。如果將開(kāi)關(guān)控制器與外部MOSFET配合使用，也可將電阻插入柵極驅(qū)動(dòng)走線中。電阻值通常小于100 Ω。

但是，大多數(shù)現(xiàn)代開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器都是具有高邊和低邊有源開(kāi)關(guān)的同步開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器。此處，在 CBOOT路徑中使用電阻無(wú)法明顯減慢開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換。如果此處還是使用與 CBOOT并串聯(lián)的電阻（如圖3所示），則也將減慢高邊開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換。但是，這可能導(dǎo)致低邊開(kāi)關(guān)沒(méi)有完全關(guān)閉。因此，高邊開(kāi)關(guān)和低邊開(kāi)關(guān)可能同時(shí)瞬間打開(kāi)。這將導(dǎo)致輸入電壓到接地之間出現(xiàn)破壞性短路。這一點(diǎn)尤為關(guān)鍵，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換速度也受到工作溫度等參數(shù)和半導(dǎo)體制造中的可變性因素的影響。因此，即使是在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，也無(wú)法保證安全操作。要減慢具有集成開(kāi)關(guān)的同步開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換，應(yīng)使用同步開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，它可通過(guò)內(nèi)部電路直接設(shè)置開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換速度。例如ADI公司的ADP5014。在這些集成電路中，可在內(nèi)部確保：在減慢開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)，兩個(gè)開(kāi)關(guān)不同時(shí)導(dǎo)通，因此也不會(huì)發(fā)生短路，并且在CBOOT路徑中都沒(méi)有電阻。

關(guān)于快速開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換，近年來(lái)有一個(gè)非常重要的創(chuàng)新不容忽視。ADI公司的Silent Switcher技術(shù)使快速開(kāi)關(guān)邊沿的電磁輻射大幅降低，高達(dá)40 dB（10,000倍）。因此，可開(kāi)發(fā)出具有超快邊沿且僅有最小EMC問(wèn)題的開(kāi)關(guān)電源。在大多數(shù)情況下，Silent Switcher器件無(wú)需為了減少EMI而降低開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換速度。通過(guò)Silent Switcher技術(shù)，在很大程度上消除了在最大轉(zhuǎn)換效率和最小電磁干擾之間進(jìn)行權(quán)衡的難題。

ADP5014的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)

輸入電壓范圍：2.75V至6.0V

可編程輸出電壓范圍：0.5V至0.9×PVINx

低輸出噪聲：~25μVrms（VOUT ≤ VREF時(shí)）

輸出精度：±1.0%（整個(gè)溫度范圍內(nèi)）

可調(diào)開(kāi)關(guān)頻率范圍：500kHz至2.5MHz

功率調(diào)節(jié)

通道1和通道2：可編程2A/4A同步降壓穩(wěn)壓器，或單通道8A輸出（并聯(lián)使用）

通道3和通道4：可編程1A/2A同步降壓穩(wěn)壓器，或單通道4A輸出（并聯(lián)使用）

靈活的并行操作

精密使能，0.6V閾值

用于上電和關(guān)斷時(shí)序的手動(dòng)或序列模式

可選FPWM或PSM工作模式

精密欠壓比較器

頻率同步輸入或輸出

有源輸出放電開(kāi)關(guān)

可選通道通過(guò)工廠熔斷器提供電源良好指示

UVLO、OVP、OCP和TSD保護(hù)

40引腳、6mm×6mm LFCSP封裝

結(jié)溫范圍：-40°C至+125°C

ADP5014的產(chǎn)品詳情和應(yīng)用

ADP5014在一個(gè)40引腳LFCSP封裝中集成四個(gè)高性能、低噪聲降壓穩(wěn)壓器。依賴其低輸出噪聲性能（~25μVrms，VOUT ≤ VREF時(shí)），低噪聲降壓穩(wěn)壓器可為噪聲敏感型信號(hào)鏈產(chǎn)品上電。

ADP5014中的所有通道均集成高端和低端功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。通道1和通道2同時(shí)提供2A或4A的可編程輸出電流。以并聯(lián)配置方式組合通道1和通道2可提供高達(dá)8 A的單路輸出電流。

通道3和通道4同時(shí)提供1A和2A的可編程輸出電流。以并聯(lián)配置方式組合通道3和通道4可提供高達(dá)4 A的單路輸出電流。

ADP5014具有兩種使能模式。手動(dòng)模式具有四個(gè)獨(dú)立精密使能引腳，可手動(dòng)使能各調(diào)節(jié)器?；蛘?，序列模式具有一個(gè)分組的精密使能信號(hào)，在各供電軌上集成可編程上電和關(guān)斷延遲定時(shí)器，可滿足特定的供電軌時(shí)序要求。
ADP5014的開(kāi)關(guān)頻率可編程或同步至500kHz至2.5MHz的外部時(shí)鐘。

ADP5014提供其它主要特性，如可選強(qiáng)制脈沖寬度調(diào)制(FPWM)/省電模式(PSM)、欠壓輸出(UVO)、有源輸出放電和電源良好指示。其它安全特性包括輸入欠壓閉鎖(UVLO)、過(guò)壓保護(hù)(OVP)、過(guò)流保護(hù)(OCP)和熱關(guān)斷(TSD)。

ADP5014的應(yīng)用

RF收發(fā)器、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)、混合信號(hào)ASIC

現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)和處理器應(yīng)用

安防和監(jiān)控

醫(yī)療應(yīng)用

現(xiàn)貨推薦

型號(hào):ADP5014ACPZ-R7

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類 型：線性穩(wěn)壓器

型號(hào):TPS65217CRSLT

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原 廠：Texas Instruments

類 型：專用電源管理

文章來(lái)源自電路城以及ADI官網(wǎng)

審核編輯：湯梓紅