基于模擬電流模式的SIMPLE SWITCHER穩(wěn)壓器

摘要： 本文簡述新型SIMPLE SWITCHER穩(wěn)壓器和模擬電流模式控制技術(shù)，以及WEBENCH網(wǎng)上設(shè)計工具。

關(guān)鍵詞： 穩(wěn)壓器；SIMPLE SWITCHER；ECM；WEBENCH設(shè)計工具

現(xiàn)在，對電源功耗、效率、外型尺寸、成本、上市時間等提出更高和更苛刻的要求，而設(shè)計裕量越來越少、往往在設(shè)計的最后階段還要修改設(shè)計，這使得電源系統(tǒng)必須采用更先進(jìn)的技術(shù)。為此，美國國家半導(dǎo)體公司推出6款全新的高性能、設(shè)計靈活、容易使用的SIMPLE SWITCHER高頻降壓穩(wěn)壓器，同時為了使新產(chǎn)品獲得更好的設(shè)計支持，該公司進(jìn)一步加強WEBENCH設(shè)計工具的內(nèi)容，使用戶在更理想的設(shè)計支持下迅速完成DC/DC電源系統(tǒng)的設(shè)計。

全新的SIMPLE SWITCHER高頻降壓穩(wěn)壓器

6款新型號SIMPLE SWITCHER穩(wěn)壓器具有下列特性：
*寬輸入電壓范圍(6V~75V)；
*輸出電壓最低可達(dá)1.225V；
*輸出電流高達(dá)3A(LM25576，LM5576)；
*開關(guān)頻率(50KHz~1MHz)可調(diào)；
*良好的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)；
*可靠的過流保護(hù)以及過熱停機(jī)等功能。

這幾款新型穩(wěn)壓器的一個具體應(yīng)用實例示于圖1。LM25576是6款新型穩(wěn)壓器中的一種，其輸入電壓范圍6V~42V，可調(diào)的輸出電壓可低到1.225V，用單個電阻器可調(diào)節(jié)工作頻率在50KHz~1MHz，具有主或從頻率同步，可調(diào)的軟啟動，內(nèi)置保護(hù)，采用模擬電流模式(Emulated Current Mode-EMC)控制結(jié)構(gòu)。

圖1　LM25576應(yīng)用電路

模擬電流模式(ECM)控制

新型SIMPLE SWITCHER穩(wěn)壓器是基于已注冊專利的模擬電流模式控制(ECM)結(jié)構(gòu)。

大多數(shù)傳統(tǒng)的電流模式穩(wěn)壓器是通過控制FET的導(dǎo)通電流來測量電感器電流。而ECM是在控制FET即將恢復(fù)導(dǎo)通前測量續(xù)流二極管的電流(圖2)，然后，取樣/保持電路捕獲此信號，穩(wěn)壓器的內(nèi)置時鐘選通取樣/保持電路。保持二極管電流信號，然后導(dǎo)通控制FET。此后，1個小的電流源開始充電斜波電容器，電容器所選值與電感器值成比例。充電電流正比于輸入和輸出差值電壓。因此，電容器的斜波電壓斜率正比于電感器電流斜波。當(dāng)把斜波電壓加到上述的取樣電流測量中時，結(jié)果是1個梯形波形，這完全像控制FET的電流波形去除所有常見的非理想形狀。這使得ECM能精確地控制非常窄的導(dǎo)通脈沖，這對于穩(wěn)壓器工作在大降壓比的條件下是一個非常有價值的特性。

圖2　ECM控制結(jié)構(gòu)

ECM控制集電壓模式與電流模式控制的優(yōu)點于一身，具有如下特點：