基于控制器LM2727的高速同步降壓開關穩(wěn)壓器設計

摘要：LM2727是一種低輸出電壓N溝道MOSFET高速同步降壓開關穩(wěn)壓器控制器，它可以從2.2V~16V的輸入得到0.7A~20A、低至0.6V的輸出和95%的效率。文中介紹了LM2727的結(jié)構(gòu)、特點及其組成的降壓穩(wěn)壓器設計。

關鍵詞：LM2727 同步降壓 開關穩(wěn)壓器 設計

1、引言

LM2727是美國國家半導體（NS）公司為應用于有線調(diào)制解調(diào)器、機頂盒/家庭網(wǎng)關、DDR內(nèi)核電源和高效率分布式電源而設計的一種N溝道功率MOSFET同步降壓高速開關型穩(wěn)壓器控制IC。LM2727輸入電壓范圍為2.2~16V，輸出電壓可調(diào)低到0.6V，負載電流從0.7A到20A，效率高達95%，開關頻率利用單個電阻在50kHz~2MHz范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)，并且提供電流限制、輸出欠電壓和過電壓保護及電源好（Power Good, PG）標志。

2、LM2727的結(jié)構(gòu)及其特點

LM2727芯片集成了振蕩器、PWM比較器、反饋誤差放大器、同步驅(qū)動邏輯、MOSFET高/低端柵極驅(qū)動器及電流限制、軟啟動、輸入欠壓鎖定（UVLO）、輸出欠電壓與過電壓保護（UVP/OVP）及電源好標志等電路，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

LM2727采用14引腳塑料TSSOP封裝，引腳排列如圖2所示。

LM2727各引腳功能見表1。

表1 LM2727引腳功能

LM2727的主要特點是：（1）輸出電壓可由電阻分壓器設置，最低可調(diào)至0.6V；（2）電流限制無需傳感電阻；（3）開關頻率、軟啟動時間、電流限制電平等可編程；（4）提供輸出UVP/OVP鎖斷、電源好標志和IC邏輯關閉，當輸出電壓降至正常值70%以下或高于118%時，IC則鎖斷。

3、基于LM2727的DC-DC降壓穩(wěn)壓器原理與設計

由控制器LM2727的DC-DC開關型降壓穩(wěn)壓器電路如圖3所示。該電源電路的技術要求是：

輸入電壓Vin=5V；

輸出電壓Vo=1.2V；

輸出電流Io=10A；

開關頻率fsw=300kHz；

效率η=85%。

根據(jù)這些性能要求，設計程序和方法如下所述。

3.1 輸入電容器選擇

輸入電容器Cin1,2用作抑制輸入電流紋波。輸入有效值電流紋波Irms-rip由輸出電流Io和開關占空比D確定，計算公式為