多用途步降開關(guān)穩(wěn)壓器L5973AD及其應(yīng)用

關(guān)鍵詞：步降開關(guān)穩(wěn)壓器；多用途芯片；L5973AD

Ｌ５９７３ＡＤ是ＳＴ公司推出的一種帶２Ａ開關(guān)電流限制的步降單片開關(guān)穩(wěn)壓器ＩＣ。這種新型器件的輸入電壓范圍為４．４～３６Ｖ，輸出電壓可以在１．２３５Ｖ到３５Ｖ之間進(jìn)行設(shè)置。由于該開關(guān)穩(wěn)壓器具有寬范圍的電壓輸入和輸出特點(diǎn)，因此可廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)控制、消費(fèi)電子產(chǎn)品以及與計(jì)算機(jī)有關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域之中。

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Ｌ５９７３ＡＤ采用ＳＯ８封裝形式，其引腳排列如圖１所示。圖２所示是Ｌ５９７３ＡＤ芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成框圖。Ｌ５９７３ＡＤ的內(nèi)部電源電路由啟動(dòng)電路、預(yù)調(diào)節(jié)器、帶隙電壓參考和偏置電路組成。

Ｌ５９７３ＡＤ中的電壓監(jiān)視器可連續(xù)感測(cè)ＶＣＣ和ＶＲＥＦ，只要電壓高于它們的門限電平，穩(wěn)壓器就會(huì)開始工作。

Ｌ５９７３ＡＤ的振蕩器電路由頻率移位器、時(shí)鐘發(fā)生器、斜坡產(chǎn)生器和同步器組成。其中時(shí)鐘產(chǎn)生器可為器件產(chǎn)生５００ｋＨｚ的開關(guān)頻率，頻率移位器則可在過電流或短路情況下，用于降低開關(guān)頻率。時(shí)鐘信號(hào)可應(yīng)用在內(nèi)部邏輯電路中，同時(shí)也是斜坡產(chǎn)生器和同步器的輸入信號(hào)。斜坡產(chǎn)生器電路可為ＰＷＭ控制和內(nèi)部電壓前饋提供鋸齒波信號(hào)。

Ｌ５９７３ＡＤ有一個(gè)同步腳，可以以主／從模式工作。當(dāng)作為主機(jī)時(shí)，可將外部器件同步到內(nèi)部開關(guān)頻率上；而在作從器件時(shí)，則可將自己同步到外部信號(hào)上。如果將兩個(gè)器件連接在一起，其開關(guān)頻率較低的一個(gè)應(yīng)作為從機(jī)，另一個(gè)則作為主機(jī)。

圖2

Ｌ５９７３ＡＤ中的電流限制保護(hù)電路具有脈沖接脈沖和頻率折回兩種電流限制保護(hù)方式。

由于最小接通時(shí)間不足以在５００ｋＨｚ下產(chǎn)生足夠的占空比，因此，在較大的過電流或短路條件下，輸出電流會(huì)再次增加。這樣，為保持電感電流在它的門限電平之下，開關(guān)頻率也必須降低。隨著反饋電壓因占空比的減小而減小，頻率移位器也會(huì)使開關(guān)頻率降低。

Ｌ５９７３ＡＤ芯片中的誤差放大器是環(huán)路調(diào)節(jié)的核心。其同相輸入端與內(nèi)部的１．２３５Ｖ電壓參考相連，而反相輸入端ＦＢ則連接到外部電阻分壓器，實(shí)際上，也可以直接連接到輸出電壓上。誤差放大器輸出腳ＣＯＭＰ通常連接外部補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，它將輸出與振蕩器鋸齒波相比較，以執(zhí)行ＰＷＭ控制。

ＰＷＭ比較器的作用是比較振蕩器鋸齒波和誤差放大器的輸出信號(hào)，以便為驅(qū)動(dòng)級(jí)產(chǎn)生ＰＷＭ控制信號(hào)。

Ｌ５９７３ＡＤ的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路可在功率開關(guān)接通和斷開時(shí)，根據(jù)ＰＤＭＯＳ開關(guān)及柵極箝位狀態(tài)的電流變化，來加速功率開關(guān)導(dǎo)通和截止的速度，同時(shí)妥善處理續(xù)流二極管的反向恢復(fù)時(shí)間。為防止內(nèi)部開關(guān)柵極高于最大允許值，Ｌ５９７３ＡＤ內(nèi)部還設(shè)置有柵極電壓箝位電路。開／關(guān)（ＯＮ／ＯＦＦ）控制單元用于避免在電源總線（Ｖｃｃ）與地之間出現(xiàn)的跨越導(dǎo)通（即直通）。

此外，Ｌ５９７３ＡＤ除具有電流限制保護(hù)作用之外，還具有過熱關(guān)斷、反饋斷路保護(hù)和輸出過電壓保護(hù)等功能。

２　典型應(yīng)用

２．１ ３．３Ｖ輸出降壓隱壓器

圖３是由Ｌ５９７３ＡＤ組成的典型降壓穩(wěn)壓器電路。該電路的輸入電壓ＶＩＮ為４．４～２５Ｖ，輸出電壓ＶＯＵＴ可在１．２３５Ｖ與ＶＣＣ之間通過Ｌ５９７３ＡＤ的腳ＦＢ外部的電阻分壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于腳ＦＢ內(nèi)部誤差放大器的電壓參考為１．２３５Ｖ，所以，其輸出電壓為：

ＶＯＵＴ＝１．２３５Ｖ（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２

圖4

由于ＩＣ內(nèi)誤差放大器的低頻增益為６５ｄＢ，輸出電壓擺幅為０．４～３．６５Ｖ，因此輸出端ＣＯＭＰ上的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的元件選擇參數(shù)如下：

Ｃ３＝２２０ｐＦ、Ｃ４＝２２ｎＦ、Ｒ３＝４．７ｋΩ

Ｄ１應(yīng)選２Ａ／２５Ｖ的二極管（ＳＴＰＳ ２Ｌ２５Ｖ），Ｌ１可選１５μＨ／３Ａ的電感器（ＤＯ３３１６Ｐ－１５３）

由于Ｌ５９７３ＡＤ內(nèi)使用的是Ｐ溝道ＤＭＯＳ功率開關(guān)，因而可省去自舉電容器。該電路在無載條件下，其突發(fā)模式下的操作效率高于９０％。

２．２ 降壓－升壓穩(wěn)壓器

圖４給出的是一種降壓－升壓穩(wěn)壓器電路。該電路的輸入電壓ＶＩＮ為５Ｖ，而其輸出電壓為１２Ｖ，電流輸出可達(dá)到０．６Ａ。

２．３ 雙輸出穩(wěn)壓器

用Ｌ５９７３ＡＤ設(shè)計(jì)的雙輸出穩(wěn)壓器電路如圖５所示。該穩(wěn)壓器的輸入電壓ＶＩＮ為５Ｖ，主輸出為３．３Ｖ／０．５Ａ，輔助輸出為５Ｖ／５０ｍＡ。Ｌ５９７３ＡＤ的ＦＢ腳直接連接到３．３Ｖ的輸出線上，電感元件初級(jí)電感值ＬＰ選為２２μＨ，初、次級(jí)匝數(shù)比（Ｎ１／Ｎ２）為２。