移动通信平台中使用的双路电源控制器MAX1715
输出电容(对应图2中C35及C41)的选择主要看ESR和耐压值而不仅仅看电容值。输出电容必须有足够小的ESR,以满足输出纹波和负载动态响应的需要;同时又必须有足够大的ESR以满足稳定性的需要。电容值也要足够大以满足满载到空载转换时吸收电感储能的需要,否则,过电压保护会触发。
在有CPU的应用场合,电容的尺寸取决于需要多大的ESR来防止负载瞬态响应时输出电压太低。如VDIP是瞬态输出电压,则ESRVDIP/ILOAD(MAX)。
在没有CPU的应用场合,电容的尺寸取决于需要多大的ESR来保持输出电压纹波的水平。如Vpp是电压纹波,则
ESR≤Vp-p/(LIR×ILOAD(MAX))
输出电容引起的不稳定工作体现在两个方面:双跳动和反馈电路不稳定。双跳动是由于输出噪声或ESR电阻太小使输出电压信号没有足够的坡度。这“欺骗”了误差放大器在400ns的最小死区后产生一个新的周期。电路不稳定是指在电源或负载扰动时产生振荡,这将触发输出过压保护或使输出电压降到设定值以下。稳定性由相对开关频率的ESR零点决定,电容的零点频率必须低于开关频率f决定的稳定点fESR。
fESR=f/π,fESR=1/(2×π×ESR×C)
我们选择了ESR零点频率低的钽电容,其电容值为330μF。
2.4 输入电容选择
输入电容(对应图2中C39,C40)主要是要满足抑制开关产生的纹波电流(IRMS)的需要。
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采用陶瓷电容,铝电容比较合适,因为,它们的电阻能抑制开通时的浪涌电流。我们选用了10μF的铝电解电容和10nF的陶瓷电容。2.5 MOSFET选择
注意最大输入电压时的导通损耗和开关损耗之和不超过封装热限制。选择下端的MOSFET也应尽量具有小的导通电阻,虽然,下端MOSFET在最大输入电压时电阻上的功率损耗最大,但是,在Buck电路中下端的MOSFET是零电压开关,所以,下端的MOSFET导通损耗不是问题,还可以在下端开关管上并一个肖特基二极管,以防止下端开关管的体二极管在死区时间导通。
最坏导通损耗在占空比极限时产生。上端MOSFET在最小输入电压时的导通损耗最大,在最大输入电压时开关损耗最大,即
导通损耗PRDS=(VOUT2/VIN(MIN)I2LOAD×RDS
=5/8×3 2×0.046=0.2588W
开关损耗PS=VRSS×VIN(MAX)×f×ILOAD=
=(130×10 -12×14.5×345×10 3 ×3)/1
=0.0283W
3 实验结果
MAX1715由于没有电流检测电阻,并且有快速PWM控制和自动的脉宽跳变模式,所以,其效率相对其他应用电路更高,我们设计的电路实验效率达到了97%。电路图如图2所示。
4 结语
本文分析了MAX1715的原理及特点,并将其应用到移动通信平台中,满足了EMP多路供电要求,并且满足了体积小,重量轻,辐射小,供电灵活,效率高的要求,取得了较好的结果。