基于控制器LM2727的高速同步降壓開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)

連接在LM2727引腳EAO和FB之間的RC1、CC1和CC2組成控制環(huán)路的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，用作改善誤差放大器DC增益和頻帶寬度BW。選擇RC1=229kΩ、CO1=4.7PF、CO2=270PF，可以獲得63°的相補(bǔ)角和29.3kHz的帶寬。

3.8 輸出電壓設(shè)置元件選擇

連接在IC反饋腳FB上的電阻分壓器Rfb1/Rfb2用作感測輸出電壓，也用來設(shè)置輸出電壓值。IC腳FB內(nèi)部門限為0.6V，因此可得：

　　

可以選擇Rfb1=Rfb2=10kΩ。

3.9 電流限制電阻RCS選擇

LM2727通過引腳ISEN感測Q2上的電壓來限制輸出電流。在低端開關(guān)Q2導(dǎo)通時(shí)，IC內(nèi)部一個(gè)50μA的電流通過RCS，RCS值為：

RCS=RDSON（Q2）×ILIM/50μA

上式中：RDSON（Q2）為低端開關(guān)導(dǎo)通電阻；ILIM為限制電流。若Q2的RDSON（Q2）為10mΩ，ILIM為15A（當(dāng)有足夠余地），RCS則為3KΩ，可以選用3.3KΩ的標(biāo)準(zhǔn)電阻。

3.10 軟啟動(dòng)電容CSS選擇

LM2727腳SS上的外部接地電容CSS，用作設(shè)置軟啟動(dòng)時(shí)間tss，計(jì)算公式為

CSS=tss/2.5×105

像微處理器等需要的延時(shí)一般為3ms，因此Css可以選用12nF/25V的電容器，例如Vishay的V71206X123Kxx，尺寸為1206。

3.11 功率MOSFET與自舉二極管選擇

在計(jì)算電流限制電阻時(shí)，電流限制值設(shè)定在15A，MOSFET的導(dǎo)通電阻不大于10mΩ，據(jù)此Q1和Q2可選用Vishay公司的Si442DY型功率MOSFET。

連接在Vin與IC腳BOOT之間的自舉二極管D1，可選用30V的BAT-54型肖特基二極管。

3.12 效率的計(jì)算

DC-DC開關(guān)穩(wěn)壓器的效率取決于系統(tǒng)總功率損耗，MOSFET功率損耗在總功率損耗中居支配地位。

（1）MOSFET的功率損耗

MOSFET的功率損耗包括導(dǎo)通損耗、柵極充電損耗和開關(guān)損耗。

MOSFET的導(dǎo)通損耗PCnd為

PCnd=D(Io2RDSONK)+(1-D)( Io2RDSONK)

上式中：因數(shù)K=1.3；Si4442DY的RDSON=4.1mΩ；IO=10A；D=0.24。據(jù)此可得：RCnd=0.533W。

MOSFET的開關(guān)損耗Psw為

Psw=0.5VinIo(tr+tf)fsw

上式中：Si4442DY的上升時(shí)間tr=11ns，下降時(shí)間tf=47ns，Vin=5V，fsw=300kHz，因此可得Psw=0.435W。

MOSFET的柵極充電損耗RGC為

RGC=nVccQGSfsw

上式中：n為MOSFET數(shù)量，n=2；QGC為柵極電荷，Si4442DY的QGC=36nC。按上式計(jì)算的結(jié)果是PGC=0.108W。

MOSFET的總功率損耗PC(Q1,Q2)為

PC(Q1,Q2)=PCnd+PSW+PGC=0.533W+0.435W+0.108W=1.076W

（2）輸入電容器損耗

輸入電容器功率損耗RCin可根據(jù)下式計(jì)算：

　　

上式中，n為電容器個(gè)數(shù)，n=2；RESR=18mΩ；I2rms-rip=4.27A。計(jì)算結(jié)果為PCin=0.082W。