固定频率PWM微功率DC/DC变换器设计

2006-05-07 15:49:47来源: 电子产品世界

    在电池供电的计算机,消费类产品和工业设备中,DC/DC变换器是重要的部件。变换器有两种类型:线性变换器和开关变换器。开关变换器主要有三种拓扑结构:降压变换器(开关稳压器将一输入电压变换成一较低的稳定输出电压);升压变换器(开关稳压器将一输入电压变换成一较高的稳定输出电压);反激变换器(开关稳压器将一输入电压变换成一较低的稳定反相输出电压)。

    在此用Motorola的MC33466微功率开关稳压器来设计降压变换器、升压变换器和反激变换器。MC33466器件具有非常低的静态偏置电流(典型值15μA),含有高精度电压基准、振荡器、脉宽调制(PWM)控制器、驱动晶体管、误差放大器、反馈电阻分压器等。

    MC33466变换器工作如同一个固定频率电压模式稳压器。变换器工作在非连续模式,在晶体管开关导通期间,电感电流跃变到峰值大于或等于dc输入电流的两倍值。在晶体管开关的关闭期间,电感电流跃变到零,直到另一个转换周期开始为止。

    因为输出电压端也同样作为电源电压来为内部电路供电,所以在降压变换器和反激变换器设计中,需要一个外部启动电路为集成电距开始转换提供起始功率。

    图1、图2和图3分别为用MC33466设计的升压变换器、降压变换器和反激变换器。在图3和图3中的启动电路用三个分立元件组成。

    在变换器设计中必须选择下列参数:

    Vin--额定工作的dc输入电压

    Vo--所希望的dc输出电压

    Io--所希望的dc输出电流

    Vripple(pp)--所希望的峰-峰输出波纹电压。为使性能最佳,波纹电压应该保持一低数值一,因为它将直接影响电源电压调整率和负载调整率。

    D--工作占空因数,等于ton(fs)。对于升压和反激应用此参数必须选择小于0.5。

    在变换器设计中,电路参数的设计公式示于表1。

    下面给出一个降压变换设计的实例。

    具体要求是:Vin=8.0V,输出电压3.3V(300mA),输出纹波小于300mVpp,Ro=Vo / Io=10Ω。

    因为这是一个非连续模式设计,所以D

    ton≈D / fs =0.33 / (50kHz)=6.6μs

    L<(Vin-Vo)(ton) / 2Io=(8-3.3)(6.6μs) / [2(0.3)]=51.7μH

    选择L=47μH

    IL(pk)=(Vin-Vo)(ton) / L=(8-3.3)(6.6μs) / (47μH)=660mA

    ESRripple(pp) / IL(pk)=(300mV) / (660mA)=0.455Ω

       选择Co为两个330μF钽片电容器。每个电容额定ESR(等效串联电阻)为0.9Ω。

    一个完整的电路图示于图2。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/power/200605/2092.html
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