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3 Q* `6 S" q+ H, e0 C上图所示是工作原理图% U& W t3 e( N9 y3 @
这是一款 BOOST 结构、升压型
& L8 i% B" r9 y. I% ]PFM 控制模式的 DC-DC 变换器。芯片内 部包括输出电压反馈和修正网络、启动电 路、震荡电路、参考电压电路、PFM 控制 电路、过流保护电路以及功率管等。 AP8105 所需的外部元件非常少,只 需要一个电感、一个肖特基二极管和输入 输出电容就可以提供 2.5V~5.0V 的稳定的 低噪声输出电压。 PFM 控制电路是 AP8105 的核心,该 模块根据其他模块传递的输入电压信号、 负载信号以及电流信号来控制功率管的开 关,从而达到控制电路恒压输出的作用。 在 PFM 控制系统中,固定震荡频率和脉 宽,稳定的输出电压是根据输入-输出电压 比例以及负载情况通过削脉冲来调节在单 位时间内功率管的导通时间来实现的。
+ T1 H. O! r- g& b8 d f震荡电路提供基准震荡频率和固定的 脉宽。参考电压电路提供稳定的参考电平。 并且由于采用内部的修正技术,保证了输 出电压精度达到±2.5%,同时由于参考电 压经过精心的温度补偿设计考虑,使得芯 片输出电压的温度系数小于 100ppm/ o. G: h" t S% M* e# l I
PC。 高增益的误差放大器保证了在不同输入电 压和不同负载电流情况下稳定的输出电 压。 BOOST 结构 DC-DC 转换器的功率 损耗主要是电感的寄生串联电阻、肖特基 二极管的正向导通压降、功率管的导通电 阻以及控制功率管信号的驱动能力这四个 方面,当然芯片本身消耗的静态功耗在低 负载的情况下也会影响转换效率。& F( W8 C, Z" K) i* _, {; e3 l
为了获得较高的转换效率,除了用户 选择合适的电感、肖特基二极管和电容外, 芯片内部的功率管导通电阻也要非常小。 功率管也要求由驱动能力很强的驱动电路 驱动,保证功率管开关时的上升沿和下降 沿很陡,从而大大减小了开关状态时的功 率损耗。 如上所述,电感、肖特基二极管会很 大程度地影响转换效率, 电容和电感会影 响输出的纹波。选择合适的电感、电容和 肖特基二极管可以获得高转换效率、低纹 波、低噪声。在讨论之前,定义:
$ x; a' `* B/ `% H" s, L. _0 cOUT IN -+ ]% I" f7 D; W4 }0 j# Y/ z! I4 Y3 `
OUT- D1 ]% h1 Y4 I6 A% y- M( ?# y, b
V V D V = (1)8 O. J' t/ G% K) F3 w. L9 @$ Z
电感选择
& y8 ~5 n2 F$ I6 O电感值有以下几个方面需要考虑:首 先是需要保证能够使得 BOOST DC-DC 在 连续电流模式能够正常工作需要的最小电 感值 LMIN: ( )
' ~6 w& N/ L" ?8 R8 f+ C* N: d29 |! n/ c2 }, g. M4 H. l: u+ ]
1 - 2
6 p; w3 }. f7 j# X3 rL MIN
9 }* n% R7 p8 r |' O8 |9 HD D R L f ≥ (2)2 W7 Y/ G7 H3 o! w
该公式是在连续电流模式,忽略其他 诸如寄生电阻、二极管的导通压降的情况 下推导出的,实际的值还要大一些。
! W; o( ?3 q( v4 |) R
/ s. w5 R8 x. X% Z
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