一種升壓型PFM控制DC/DC轉(zhuǎn)換器
各種由電池供電的電子產(chǎn)品,如手提電腦、手機、數(shù)碼相機、PDA等的電源管理系統(tǒng)都需要DC/DC轉(zhuǎn)換器,因此,DC/DC轉(zhuǎn)換器的應用越來越廣泛。它的實現(xiàn)及控制方式也多種多樣,但輸出精度、轉(zhuǎn)換效率、啟動電壓等是DC/DC轉(zhuǎn)換器中的核心問題。本文介紹了一款結(jié)構(gòu)簡單、功能完備、輸出精度高、功耗低的升壓型PFM控制DC/DC轉(zhuǎn)換器。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/163670.htm升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)
a.功能框圖和工作原理
從傳統(tǒng)升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)和工作原理可以看出,其核心問題是驅(qū)動電路對開關晶體管M的控制,本文提出了一種升壓型PFM控制DC/DC轉(zhuǎn)換器,采用內(nèi)置的MOSFET作為開關管,包括基準電壓源、誤差比較器、運放、PFM控制電路、MOSFET限流保護電路、使能控制、電壓采樣等單元電路,如圖1所示。
圖1 功能框圖
基本工作原理為:當外部輸入電壓VOUT≥0.9V時,轉(zhuǎn)換器開始正常工作,電路內(nèi)部產(chǎn)生一個基準電壓,這個電壓與外部實際輸出反饋回來的電壓經(jīng)過誤差放大,輸出的值控制PFM電路。當輸出電壓低于額定值時,誤差放大器CM輸出高電平,PFM控制電路正常工作,產(chǎn)生一個脈沖信號控制大功率MOS管M不斷導通和截止,使輸出電壓上升。隨著輸出電壓不斷上升,超過額定值時,誤差放大器的輸出發(fā)生跳轉(zhuǎn),變?yōu)榈碗娖?,控制PFM電路停振,使輸出電壓保持恒定。當對外提供負載,輸出電壓低于額定值時,誤差放大器的輸出又發(fā)生跳轉(zhuǎn),恢復為高電平,控制PFM電路恢復正常工作,產(chǎn)生脈沖信號控制M不斷導通和截止,重復開始的過程,從而實現(xiàn)了在DC/DC轉(zhuǎn)換器穩(wěn)定工作時,輸出電壓保持在額定值。其中,利用運放OM輸出對PFM電路的控制,可以根據(jù)負載大小自動地切換占空比系數(shù)(輕負載時占空比為58%,高負載時占空比為76%),使轉(zhuǎn)換器在輕負載情況下減小了動態(tài)功耗,提高了轉(zhuǎn)換效率。
b.PFM控制電路的實現(xiàn)
PFM控制電路是由有多個使能端控制的振蕩器組成的,如圖2所示。其中,EN1為誤差放大器CM的輸出,EN2為運放OM的輸出。protect為過流保護的輸出,當M電流超過預定值時,protect控制振蕩器停振,使M斷路,防止損壞。
圖2 振蕩器電路結(jié)構(gòu)圖
c.PFM控制電路模擬結(jié)果
PFM控制電路在模擬時,輸出電壓VOUT的額定值取典型輸出值3.3V,模擬結(jié)果如圖3所示。
從模擬結(jié)果可以看出,此PFM控制電路的實現(xiàn)方式在輕負載下,可以有效降低轉(zhuǎn)換器的損耗,提高運行效率。
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