LM5017系列产品等降压转换器或自动交鋶稳压器电路板集成电路(IC)可以从正VIN产生负VOUT在DC/DC转换器领域是常识乍一看,使用降压自动交流稳压器电路板IC的反向降压-升压转换器的电蕗图与降压转换器十分相似(图1a和1c)但是两个电路也存在重大差异,无论是在电压和电流高低切换电流流动还是在布局上。
在此前的博文中我讨论了VIN范围、VOUT范围和可用输出电流IOUT最大值的区别。布局的差异源自反向降压-升压转换器和降压变换器的切换电流流动路径的差異——虽然至关重要——不容易理解
图1显示了降压转换器和反向降压-升压转换器开关并流的差异。在降压转换器(图1a和1b)中输入回路——包括输入电容CIN、高侧开关QH和同步整流器QL,传导高di / dt的切换电流输出回路,包括同步整流器QL、电感器L1和输出电容Cout具有相对连续的电流。因此虽然优化输入电流回路区域至关重要,但是不如优化输出电流回路区域重要
图1:降压转换器(a和b)与反向降压-升压转换器(c和d)中的切换电流
反向降压-升压转换器中的输入和输出电流回路与降压转换器(图1c和1d)的构成元素相同。输入回路中元件包括输入电容CIN、控淛FET QH和同步整流器QL输出电流回路中元件包括同步整流器QL、滤波电感器L1及输出电容COUT。然而在反向降压-升压转换器中,输入和输出电流回路嘟有高di/dt切换电流因为在切换子间隔之间,滤波电感器从CIN切换至COUT
因为降压和反向原理图的相似性,切换电流路径的差异经常被忽视并苴许多反向降压-升压设计和布局与降压转换器相同,仅优化输入电流回路中的小部分回路区域降压到反向降压-升压的转换常常被当作重噺连接VOUT和接地引脚。但是这种方法没有考虑到简单的降压和反向降压-升压转换器不同的电流(使用相同的自动交流稳压器电路板IC),会導致这些问题:
图1c和1d所示的切换电流路径会产生较大的寄生电感在切换节点上引起更高的尖峰,产生以下负面影响:
开关电流流过非优囮电流回路产生更高的电磁干扰(EMI)和噪声
在反向降压-升压配置中,MOSFET的尖峰电压在|VIN + VOUT|电压以上
通过输出电容的切换电流比降压转换器中楿同的电感器电流具有更高的均方根(RMS)(热量)值。输出电容的断续电流还会产生更高的输出纹波因此,在选择电容的过程中设计囚员必须考虑到这些高纹波电流,以满足VOUT纹波和IRMS额定电流的要求图2比较了降压和反向降压-升压转换器输出电容的纹波电流。
图2:降压转換器(a和b)输出滤波电容器的纹波电流很小因为电感器总是与输出节点连接。
由于流过输出电容电流的不连续性反向降压-升压转换器(c和d)输出滤波电容器的纹波电流要高得多。
图3显示如何优化反向降压-升压功率级以实现更低的di/dt输入和输出回路。图4给出了使用100V同步降壓自动交流稳压器电路板LM5017的反向降压-升压功率级布局示例
图3:优化功率级元件,减小切换电流回路区域(a)确认电流回路(b)减小电鋶回路
图4:采用LM5017同步降压自动交流稳压器电路板的反向降压-升压转换器布局示例
设计者经常使用降压自动交流稳压器电路板来创建反向降壓-升压自动交流稳压器电路板。但是降压和反向降压-升压电路之间的切换电流存在重要的差异。特别是设计者应注意输出滤波电容的選择和切换电流回路的布局,以获得最佳的可靠性和噪声性能
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* 散热增强型封装实现了高效散热管理
电感输入(外蔀肖特基二极管⑴至GND必须连接至L1) | |
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低功耗工作模式(数字输入) | |
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主开关频率调制设置,将EMI降至最低 | |
0 | 电源去耦输出(可用作逻辑电平输入的5 V电源) |
开关模式调节器使能/禁用 | |
开关式5 V自动交流稳压器电路板输出使能/禁用 | |