基于HIP6004E的降壓型DC/DC變換器的設(shè)計(jì)
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1 引言
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/179401.htmHIP6004E是降壓型同步整流PWM控制器和輸出電壓監(jiān)控器，它在一個(gè)很小的封裝（SOIC-20或TSSOP-20）內(nèi)集成了PWM控制，輸出電壓調(diào)節(jié)，電壓監(jiān)視和過壓、過流保護(hù)等功能，可在DC 1.050～1.825V范圍內(nèi)，以25mV的增量精確調(diào)節(jié)輸出電壓。另外，它還具有軟啟動，工作頻率寬范圍可調(diào)，遙控開關(guān)機(jī)，快速的動態(tài)響應(yīng)，輸出功率大，電壓穩(wěn)定度好等特點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)使HIP6004E可以廣泛應(yīng)用于高性能微處理器供電（如Pentium Ⅲ和其它微處理器）和高功率DC/DC變換器及低電壓分布式供電系統(tǒng)中。
2 HIP6004E引腳功能和工作原理
2.1 引腳功能
HIP6004E引腳排列如圖1所示。
圖1 引腳排列
各引腳功能如下：
腳1（VSEN） 電壓檢測腳，連接到變換器的輸出電壓端，PGOOD和OVP信號，利用該信號來檢測輸出電壓的狀態(tài)和進(jìn)行過壓保護(hù)；
腳2（OCSET） 過流設(shè)定腳，用來設(shè)定過流保護(hù)值；
腳3（SS） soft start，從該腳連接一個(gè)電容到地，設(shè)定變換器的軟啟動間隔時(shí)間，也可用來作為變換器的使能端，開啟/關(guān)閉變換器；
腳4－腳8（VID25mV，VID0－VID3） 5位DAC的輸入腳，通過這5個(gè)腳可對內(nèi)部電壓參考（DACOUT）進(jìn)行編程，而DACOUT的輸出用來設(shè)定變換器的輸出電壓，同時(shí)也用來設(shè)定PGOOD和OVP的門檻電壓；
腳9（COMP） 內(nèi)部誤差放大器的輸出，用來補(bǔ)償變換器的電壓反饋信號；
腳10（FB） 內(nèi)部誤差放大器的反相輸入，用來補(bǔ)償變換器的電壓反饋信號；
腳11（GND） 信號地；
腳12（PGOOD） 電源好信號，OC門輸出，用來指示變換器輸出電壓的狀態(tài)；當(dāng)輸出電壓超出DACOUT參考電壓的±10％范圍時(shí)，該信號變低，說明電壓不正常；
腳13（PHASE） 將其連到上端MOSFET的源極，用來監(jiān)視MOSFET的電壓降，從而實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)，同時(shí)，它也是上端MOSFET門極驅(qū)動的返回路徑；
腳14（UGATE） 將其連到上端MOSFET的門極，提供門極驅(qū)動信號；
腳15（BOOT） 提供上端MOSFET的偏置電壓；
腳16（PGND） 功率地，將下端MOSFET的源極接該腳；
腳17（LGATE） 將其連到下端MOSFET的門極，提供門極驅(qū)動信號；
腳18（VCC） 芯片工作電壓輸入；
腳19（OVP） 過壓輸出信號；
腳20（RT） 用來設(shè)置振蕩器的開關(guān)頻率。
2.2 工作原理
HIP6004E內(nèi)部框圖如圖2所示。它由數(shù)模轉(zhuǎn)換器，電壓參考，誤差放大器，振蕩器，PWM比較器，軟啟動電路，過壓、過流保護(hù)電路，門極控制邏輯電路，上電復(fù)位電路等部分組成。
圖2 HIP6004E內(nèi)部框圖
上電后，HIP6004E自動進(jìn)行初始化，無需特殊的加電順序。POWER-ON（POR）實(shí)時(shí)監(jiān)測芯片工作電壓（Vcc）和變換器的輸入電壓（Vin），當(dāng)兩種電壓都超過設(shè)定門檻值時(shí)，開始進(jìn)行軟啟動過程。芯片內(nèi)部的10μA電流源對接在腳3（SS）的軟啟動電容進(jìn)行充電，腳3電壓緩慢上升，并將誤差放大器的輸出電壓（COMP）和參考電壓（同相端輸入）都鉗位為腳3電壓。當(dāng)腳3電壓上升到一定幅度時(shí)，與振蕩器產(chǎn)生的三角波進(jìn)行比較，產(chǎn)生PHASE脈沖對輸出電容進(jìn)行充電。當(dāng)輸出電壓達(dá)到一定幅值后，參考電壓開始控制輸出電壓。當(dāng)腳3電壓超過DACOUT電壓后，輸出電壓進(jìn)入調(diào)節(jié)過程。這種軟啟動方法使輸出電壓快速地，可控地上升。軟啟動過程結(jié)束后，進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，產(chǎn)生PWM波使上下端兩個(gè)MOSFET交替導(dǎo)通，并通過電壓反饋電路來維持輸出電壓的穩(wěn)定。
3 DC/DC變換器的設(shè)計(jì)
基于HIP6004E的典型DC/DC變換器電路如圖3所示，以下詳細(xì)介紹設(shè)計(jì)過程。
圖3 典型DC/DC變換器電路
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