LM2717型雙降壓直流/直流變換器的原理及應用

　　1 引言

　　LM2717是美國國家半導體公司推出的一款全新的高性能DC/DC變換器，內含2個降壓脈寬調制(PWM)直流/直流變換器，其中一個專門用來提供固定輸出3.3 V電壓，另一個專門用來提供可調輸出電壓。2個變換器都設有導通電阻(RDSON)只有0.16 Ω的內部開關，確保轉換效率最高，工作頻率可以在300 kHz~600 kHz調節(jié)，系統(tǒng)可以采用較小巧的外部元件。每個變換器也可以用其關閉引腳單獨關閉。該電路可廣泛應用于薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)、測控裝置、便攜式產品和膝上電腦。

　　LM2717的主要特性如下：

　　3.3 V固定輸出降壓變換器，內有一個電流為2.2 A、電阻為0.16 Ω的內部開關；
　　可調降壓變換器有一個電流為3.2 A、電阻為0.16 Ω的內部開關；
　　工作輸入電壓范圍是4 V～20 V；
　　低電壓輸入保護；
　　可調工作頻率范圍為300 kHz-600 kHz；
　　24引腳TSSOP封裝。
　　
　　2 引腳功能

　　如圖1所示為LM2717的引腳排列，各個引腳的基本功能如下：

　　PGND(1，2，11，12)：電源地，AGND和PGND必須直接連在一起。
　　AGND(3,9，10)：模擬地，AGND和PGND必須直接連在一起。
　　FBl(4)：固定降壓輸出電壓的反饋輸入端。
　　VC1(5)：固定降壓補償網絡連接引腳，接至電壓誤差放大器的輸出端。
　　VVG(6)：帶隙連接端。
　　VC2(7)：可調降壓補償網絡連接引腳，接至電壓誤差放大器的輸出端。
　　FB2(8)：可調降壓輸出電壓的反饋輸入端。
　　SW2(13)：可調降壓電源開關輸入端。開關連接在VIN引腳和SW2引腳之間。
　　VIN(14，15,23)：模擬電源輸入端。VIN引腳應該直接連在一起。
　　CB2(16)：可調降壓變換器自舉電容器連接引腳。
　　SHDN2(17)：可調降壓變換器的關閉引腳。低電壓時激活。
　　SS2(18)：可調降壓軟啟動引腳。
　　FSLCT(19)：轉換頻率選擇輸入端。利用一只電阻器可在300 kHz~600 kHz范圍內設置頻率。
　　SSI(20)：固定降壓軟啟動引腳。
　　SHDNl(21)：固定降壓變換器的關閉引腳。低電壓時激活。
　　CBl(22)：固定降壓變換器自舉電容器連接引腳。
　　SWl(24)：固定降壓電源開關輸入端。開關連接在VIN引腳和SWl引腳之間。
　　
　　3 工作原理

　　圖2所示為LM2717的內部結構框圖。該器件有專門的保護電路，正常工作時，該電路對LM2717具有保護功能。當器件溫度過高時，熱關閉電路會切斷電源。OVP比較器在電源啟動和關閉期間保護電源裝置，防止器件在最小輸入電壓下工作。OVP比較器被用來防止輸出電壓在沒有負載情況下上升，允許在滿載條件下的全脈寬調制(PWM)。當電源電流達到10μA時，該器件會使變換器工作在關閉模式。

　　該器件內含電流模式的脈寬調制降壓調節(jié)器。降壓調節(jié)器逐步把輸入電壓降低為一個較低的輸出電壓。在導通模式下(當電感電流在穩(wěn)定狀態(tài)下恒不為零時)，降壓調節(jié)器有兩個工作周期。電源開關連接在VIN和SWl、SW2引腳之間。

　　在第一個工作周期里，晶體管關斷，二極管反向偏置。能量貯存在電感中，負載電流由COUT和通過電感增加的電流提供。在第二個工作周期中，晶體管導通，二極管正向偏置，由于電感電流不能瞬間改變方向。貯存在電感中的能量轉移到負載和輸出電容器。這兩個周期的比率確定輸出電壓，輸出電壓可近似地定義為：

　　式中，D是開關的占空因數(shù)，D和D’為設計計算時需要。

　　4 應用設計

　　圖3所示是LM2717的典型應用電路。圖中，VIN是整個應用電路的電壓輸入端，VOUT1是固定降壓變換器的電壓輸出端，VOUT2是可調降壓變換器的電壓輸出端。CIN、Coot、CSS、CBOOT、L分別是輸入電容器、輸出電容器、軟啟動電容器、自舉電容器、電感，這幾個元件在設計時應著重考慮。這里主要介紹利用該電路進行設計時一些主要外元件的選擇原則及需注意的問題。