用于智能卡供電的集成式DC/DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)按照兩周期的概念運(yùn)行(所有注釋請參見圖2及圖3),并帶有考慮了智能卡要求的特殊結(jié)構(gòu):
周期1:Q1及Q4開通,且電感L1由外接電池來充電。在此階段,Q2/Q3及Q5/Q6關(guān)斷。
流經(jīng)Q1及Q4兩個(gè)MOSFET的電流在內(nèi)部被監(jiān)視,并在達(dá)到Ipeak值(峰值電流,取決于可編程輸出電壓值)時(shí)關(guān)斷。在這一點(diǎn)上,周期1完成而周期2開始。“開通”時(shí)間是電池電壓及引腳10與11之間所連接的電感網(wǎng)絡(luò)值(L及Zr)的函數(shù)。
為防止出現(xiàn)不受控運(yùn)行,4μs暫停結(jié)構(gòu)可確保系統(tǒng)在過載或低電池輸入情況下只在連續(xù)的周期1環(huán)路內(nèi)運(yùn)行。
周期2:Q2及Q3開通,且存儲在電感L1中的能量通過Q2轉(zhuǎn)移到外接負(fù)載。在此階段,Q1/Q4及Q5/Q6關(guān)斷。電流流通周期是900ns恒定值(典型值),如果CRD_VCC電壓低于規(guī)定值,在這段時(shí)間以后重復(fù)周期1。
當(dāng)輸出電壓達(dá)到規(guī)定值(1.80V、3.0V或5.0V)時(shí),Q2與Q3立即關(guān)斷,以免在輸出負(fù)載上產(chǎn)生過壓。與此同時(shí),兩個(gè)額外的NMOS——Q5及Q6開通,以便完全放掉存儲在電感中的電流,避免在系統(tǒng)上產(chǎn)生振鈴及電壓尖峰。圖3給出了DC/DC轉(zhuǎn)換器的理論波形。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/179207.htm
當(dāng)CRD_VCC被編程為0V,或當(dāng)智能卡從插座中拔出時(shí),有源下拉Q7迅速對輸出儲能電容進(jìn)行放電,確保當(dāng)卡在ISO觸點(diǎn)上滑行時(shí)輸出電壓低于0.40V。由于Q7的導(dǎo)通電阻低,輸出電壓在不到100μs的時(shí)間內(nèi)即迅速下降至400mV,遠(yuǎn)低于EMV規(guī)定的最大值750μs。
輸出電壓紋波,盡管ISO7816-3或EMV未直接規(guī)定,但它在智能卡的運(yùn)行中扮演重要角色。其峰峰值取決于以下兩個(gè)主要電參數(shù):
1.在輸出硅結(jié)構(gòu)及凈儲能電容之間的總串聯(lián)電阻;
2.穩(wěn)壓,即檢測帶最小門限及滯后的輸出電壓的能力。
第一個(gè)參數(shù)取決于芯片與外界相連的內(nèi)部焊接線、連接儲能電容串聯(lián)電阻的引腳接點(diǎn)以及用于連接引腳到負(fù)載的印刷電路板銅導(dǎo)線。當(dāng)大電流通過引腳時(shí),廣泛采用多焊接線技術(shù),以將串聯(lián)電阻減少至50m(,或者如果使用更寬的焊接線,則電阻值更低。
印刷電路板走線的寬度可根據(jù)給定應(yīng)用所需的電流處理需要而定。此外,該串聯(lián)電阻會是一個(gè)問題,因其牽涉到的外部無源元件隨不同應(yīng)用變化很大。最關(guān)鍵的部分是儲能電容,因?yàn)?基于經(jīng)濟(jì)的原因)一般首選低成本類型,但這又會產(chǎn)生幾乎不可能完全消除的高電壓尖峰。
根據(jù)用于開發(fā)電容的技術(shù)類型,寄生元件可能擁有相對較高的值,會產(chǎn)生較大的不可控制的尖峰。如圖4所示,此等效串聯(lián)電阻(ESR)非常容易引起此類尖峰,因?yàn)殡娫措娏鲿苯恿鬟^它,并將高電壓脈沖帶入輸出源中。
基于在NCN6001和NCN6004A特性化中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn),最佳的方案是使用兩個(gè)并聯(lián)的4.7μF/10V/陶瓷/X7R電容來實(shí)現(xiàn)CRD_VCC濾波。ESR在整個(gè)溫度范圍內(nèi)不超過50m?,而且標(biāo)準(zhǔn)元件的組合提供一個(gè)可以接受的-20%到+20%的容差,成本增加有限。表2給出了最常用電容類型的大致比較。圖5顯示了對于進(jìn)行輸出電壓濾波的不同電容類型,NCN6001或NCN6004A演示板上觀察到的CRD_VCC紋波。在上面曲線上觀察到的較大且快速的瞬變是非常難以濾除的,因?yàn)樗鼈兊哪芰亢芨摺:芮宄?,鋁電容不適合這類應(yīng)用,應(yīng)該避免使用。
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