如何實現(xiàn)輸出開關(guān)模式電源具有寬輸入電壓范圍
本應(yīng)用筆記說明了如何使用MAX668升壓電路和MAX1846反相電路實現(xiàn)開關(guān)模式電源，從12.15V至0V輸入提供±5V或±4V/5.12A輸出。
概述
本應(yīng)用筆記所示的開關(guān)模式電源電路從12.15V至0V輸入提供±5V或±4V/5.12A輸出。這種寬輸入電壓范圍允許器件由穩(wěn)壓直流電壓甚至非穩(wěn)壓直流電壓供電，例如廉價交流“壁式電源適配器”降壓變壓器的整流輸出。這種設(shè)計可能優(yōu)于Maxim的舊MAX742設(shè)計，后者需要更大的整體電路。
電源由MAX668升壓電路或MAX1846反相電路組成。每個電路的工作頻率為300kHz，平衡了成本、尺寸和性能。電路限制最大開關(guān)電流，最終限制給定輸入電壓的輸出電流;但是，最大輸出電流隨著輸入電壓的增加而增加。
MAX668電路
圖1所示如何使用MAX668升壓電路實現(xiàn)開關(guān)模式電源，從15.0V至5V輸入提供+4V/5.12A輸出。MAX668電路在最小電路實現(xiàn)中增加了一些元件。C7增加一個極點以補償輸出電容的ESR零點。R5和C8對電流檢測電壓進行濾波，以防止高頻開關(guān)噪聲過早觸發(fā)電流限值。此功能是對MAX668內(nèi)部60ns電流檢測消隱時間的補充。
MAX668的輸出電壓可通過將R12電阻的值更改為2.86kΩ來改變至+6V。這種變化將最小輸入電壓降低到大約10V。由于MAX668提供內(nèi)部補償，+12V輸出無需進行其他更改。
將次級輸出濾波器設(shè)置為開關(guān)頻率的十分之一，開關(guān)引起的輸出紋波電壓可以降低一個數(shù)量級。一個 1Ω、0.5W 電阻與一個 ESR 小于 10mΩ 的 25μF、100V 電容器串聯(lián)，在 0.5A 負載下輸出電壓降低 0.5V。反饋電壓必須在到達MAX668的次級濾波器之前進行檢測，以保持穩(wěn)定性。
MAX1846電路
圖2采用MAX1846反相電路實現(xiàn)開關(guān)模式電源，從15.0V至5V輸入提供-4V/5.12A輸出。MAX1846電路還增加了一些元件，以實現(xiàn)最小的電路。C20增加一個極點以補償輸出電容的ESR零點，而R16和C22則濾除電流檢測電壓，以防止高頻開關(guān)噪聲跳閘限值。此功能是對MAX1846內(nèi)部100ns電流檢測消隱時間的補充。MAX1846 EXT引腳實現(xiàn)受控壓擺率，有助于限制高頻開關(guān)噪聲。
MAX1846輸出電壓可通過改變R12至13.97kΩ和R6至10kΩ值至-91V。最大輸入電壓不會降低，盡管占空比抖動在10V至12V輸入之間增加。同樣，使用MAX668電路中描述的相同次級濾波器，開關(guān)引起的輸出紋波電壓可以降低一個數(shù)量級。與MAX668一樣，MAX1846的反饋電壓必須在到達次級濾波器之前進行檢測，以便電壓反相器正常工作。
圖1.該圖使用MAX668升壓電路從15.0V至5V輸入實現(xiàn)+4V/5.12A輸出。
| VIN(V) | IIN(A) | VOUT(V) | IOUT(A) | 效率 |
| 5.00 | 0.0007 | 15.11 | 0 | |
| 5.00 | 1.597 | 14.81 | 0.50 | 0.927 |
| 6.00 | 1.318 | 14.85 | 0.50 | 0.939 |
| 8.00 | 0.981 | 14.91 | 0.50 | 0.950 |
| 10.00 | 0.781 | 14.96 | 0.50 | 0.958 |
| 11.00 | 0.708 | 14.98 | 0.50 | 0.962 |
| 12.00 | 0.648 | 15.01 | 0.50 | 0.965 |
| 4.47 | 1.800 | 14.78 | 0.50 | 0.918 |
| 20兆赫帶寬 | 240mVP-P | |||
| 4.46 | 2.556 | 14.70 | 0.70 | 0.903 |
| 電流限制 | ~0.71 |
| 指定 | 數(shù)量 | 描述 |
| C1 | 1 | 10μF 25V X5R 陶瓷電容器 （1210） 太陽裕電 TMK325BJ106MM |
| C2 | 1 | 0.22μF 25V 陶瓷電容器 （0805） 太陽宇電 UMK212BJ224MG |
| C3 | 1 | 0.22μF 10V 陶瓷電容器 （0603） 太陽宇電 EMK107BJ224MA |
| C4 | 1 | 1μF 10V X5R 陶瓷電容器 （0603） 太陽裕電 LMK107BJ105MA |
| C5 | 1 | 390μF 25V 鋁電解電容器 三洋 25MV390AX |
| C6 | 1 | 390μF 25V 鋁電解電容器 三洋 25MV390AX |
| C7 | 1 | 2.2nF陶瓷電容器 （0603） |
| C8 | 1 | 1nF 陶瓷電容器 （0603） |
| D1 | 1 | 3A 60V 肖特基二極管 日本 EC31QS06 |
| L1 | 1 | 22μH 6A 功率電感器 線藝 DO5022P-223 |
| N1 | 1 | 30mΩ 30V n溝道場效應(yīng)管（SO-8） 仙童FDS6612A |
| R1 | 1 | 0.033Ω 0.5W 5% 電阻 （2012） |
| R2 | 1 | 110kΩ 1% 電阻 （0603） |
| R3 | 1 | 10.0kΩ 1% 電阻 （0603） |
| R4 | 1 | 165kΩ 1% 電阻 （0603） |
| R5 | 1 | 100Ω 5% 電阻 （0603） |
| U1 | 1 | 最大668EUB （10μ最大值）?) |
圖2.該圖利用MAX1846反相電路從15.0V至5V輸入實現(xiàn)-4V/5.12A輸出。
| VIN(V) | IIN(A) | VOUT(V) | IOUT(A) | 效率 |
| 5.00 | 0.0077 | ?15.15 | 0 | |
| 5.00 | 1.76 | ?15.15 | 0.50 | 0.861 |
| 6.01 | 1.42 | ?15.15 | 0.50 | 0.888 |
| 8.01 | 1.05 | ?15.15 | 0.50 | 0.901 |
| 10.00 | 0.84 | ?15.15 | 0.50 | 0.902 |
| 12.00 | 0.70 | ?15.15 | 0.50 | 0.902 |
| 4.48 | 2.04 | ?15.15 | 0.50 | 0.829 |
| 20兆赫帶寬 | 360mVP-P | |||
| 4.48 | 3.63 | ?15.15 | 0.80 | 0.745 |
| 電流限制 | ~0.81 |
| 指定 | 數(shù)量 | 描述 |
|
C11 |
1 |
0.47μF 陶瓷電容器 （0603） |
|
C12， C13 |
2 |
10μF 25V X5R 陶瓷電容器 （1210） 太陽裕電 TMK325BJ106MM |
|
C15 |
1 |
68nF 陶瓷電容器 （0603） |
|
C16 |
1 |
47pF陶瓷電容器 （0603） |
|
C17 |
1 |
390μF 25V 鋁電解電容器 三洋 25MV390AX |
|
C18 |
1 |
1μF 25V X5R 陶瓷電容器 （1206） |
|
C19 |
1 |
0.1μF 陶瓷電容器 （0603） |
|
C20 |
1 |
2.2nF陶瓷電容器 （0603） |
|
C22 |
1 |
1nF 陶瓷電容器 （0603） |
|
D2 |
1 |
5A 40V 肖特基二極管中央半導(dǎo)體 CMSH5-40 |
|
L2 |
1 |
33μH 5A電感線藝DS5022P-333 |
| P2 | 1 | 35mΩ -30V 峰通道場效應(yīng)管 （SO-8） 仙童 FDS6685 |
|
R9 |
1 | 22kΩ 5% 電阻 （0603） |
|
R10 |
1 | 110kΩ 5% 電阻 （0603） |
|
R11 |
1 | 150kΩ 5% 電阻 （0603） |
|
R12 |
1 | 0.02Ω 1W 1% 電阻 （2512） 戴爾 WSL-2512-R020-F |
|
R13 |
1 | 121kΩ 1% 電阻 （0603） |
|
R14 |
1 | 10.0kΩ 1% 電阻 （0603） |
|
R16 |
1 | 100Ω 5% 電阻 （0603） |
|
U2 |
1 | MAX1846EUB （10μMAX） |
審核編輯：郭婷
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