DC重所周知是直流的意思,DC/DC轉換器就是指直流電之間的轉換設備,在移動電話、筆計本電腦、攝影機等產(chǎn)品中,需將低壓直流電壓變成高壓直流電壓,于是這些場合就需要用到DC/DC轉換器。
DC/DC 轉換器的限流規(guī)范有時會令不熟悉此類穩(wěn)壓器的設計人員感到困惑。在這個由兩部分組成的系列中,我希望我能幫助消除一些困惑。
首先,DC/DC 轉換器數(shù)據(jù)表中的限流規(guī)范與低壓差穩(wěn)壓器 (LDO) 的含義不同。對于 LDO,限流值是當穩(wěn)壓器處于過載或短路狀態(tài)時器件將提供給輸出的最大電流。對于降壓轉換器,數(shù)據(jù)表將指定電感電流峰值或谷值的限制。然而,代表降壓轉換器的輸出電流的是平均電感電流。等式 1 和 2 將電感電流限制轉換為最大輸出電流:
例如,讓我們以 LMR16030 將 24V 輸入轉換為 5V 輸出為例。
LMR16030是一款集成高側MOSFET的60V,3A SIMPLE SWITCHER降壓穩(wěn)壓器。該器件的寬輸入電壓范圍為4.3V至60V ,適用于調節(jié)從工業(yè)到汽車等各類應用中非穩(wěn)壓電源的電源調節(jié)。該穩(wěn)壓器在休眠模式下的靜態(tài)電流為40μA,非常適合電池供電類系統(tǒng)。并且在關斷模式下具有1μA的超低電流,可進一步延長電池使用壽命。該穩(wěn)壓器的可調開關頻率范圍較寬,這使得效率或外部元件尺寸能夠得到優(yōu)化。內部環(huán)路補償意味著用戶不用承擔設計環(huán)路補償組件的枯燥工作。并且還能夠以最大限度減少器件的外部元件數(shù)。精密使能輸入簡化了穩(wěn)壓器控制和系統(tǒng)電源排序。此外,該器件還內置多種保護功能:如逐周期限流保護,應對功耗過大的熱感測和熱關斷保護以及輸出過壓保護。
輸入電壓范圍:4.3V至60V
3A持續(xù)輸出電流
40μA超低靜態(tài)工作電流
155mΩ高側金屬氧化物半導體場效應晶體(MOSFET)
電流模式控制
可調節(jié)開關頻率范圍:200kHz至2.5MHz
與外部時鐘頻率同步
內部補償方便使用
支持高占空比運行
精密使能引腳
關斷電流:1μA
熱保護,過壓保護和短路保護
如圖 1 所示,數(shù)據(jù)手冊中給出的最小峰值電流限制為 3.8A。
圖 1:LMR16030 的電流限制規(guī)范
使用公式 1,并在數(shù)據(jù)表示例中選擇電感器,您有:
請注意,這是一個“3A”穩(wěn)壓器,但在這些條件下,您可以獲得略高于 3A 的負載電流。
再以LM43601為例。如圖 2 所示,數(shù)據(jù)表規(guī)定了 2.45A 的典型峰值電流限值和 1.1A 的典型谷值電流限值。
圖 2:LM43601 的電流限制規(guī)范
使用等式 1 和 2,您有:
在這些條件下,您可以將 1.58A 的較低值作為該設備的最大輸出電流。
前面的計算表示轉換器過載和輸出超出調節(jié)范圍之前的最大輸出電流。對于更嚴重的輸出短路情況,大多數(shù)穩(wěn)壓器會進一步降低最大輸出電流。這種“折返”模式有助于防止轉換器過熱和損壞功率級組件。
在第 2 部分中,我將考慮升壓或升壓轉換器。