首先補充幾個上一節沒有提到的知識,我們通常說的DCDC同步整流是指什么?
同步是指采用通態電阻極低的專用功率MOS來取代整流二極管以降低整流損耗,,但是同步整流有以下兩點需要注意:1、MOS在導通之后的壓降比較低,效率較高,二極管效率低。2、MOS需要驅動電路,需要額外的控制電路,成本比較高。
目錄
一、LDO特性
1.輸出自放電
2.軟啟動
3.EN 信號
4.假負載的作用
5.反饋對地電阻
6.隆噪電容
7.前饋電容
8.輸入電容
9.輸出電容
二、DCDC特性
1、電源效率
2、欠壓保護
3、軟啟動
4、輸出電壓
5.自舉電容
6.環路設計
7.BST
8.FBAD
9.PGOOD
10.BOOT
11.紋波
13.輸出電容
14.續流二極管
15.電感
16.開關頻率
三、LDO與DCDC的區別
一、LDO特性
1.輸出自放電
LDO 關閉后,負載電容上仍然后電量。在下次輸出時,會因為電量,產生一個快速的 Voltage Spike.對后級電路有破壞性。帶自放電功能 LDO 能在 LDO 關閉輸出后,泄放輸出電容上的電量。
2.軟啟動
帶軟啟動的 LDO 可以有效的控制電流,使輸出較平緩的上升。軟啟動有助于減小啟動時的浪涌電流和提供上電順序,在 SS 和地引腳之間連接一個小的陶瓷電容。
3.EN 信號
EN 信號也要有一定的電流才能驅動,上拉電阻不要太大,100K 以內基本沒問題 。Start-up 時間是 I℃ 固定的,如果想要延時啟動,在 EN 上接一個大一些的電容到地,構成一個簡單的 RC 電路。
4.假負載的作用
有的 LDO 芯片有最低負載電流的要求。如果低于最低負載電流,可能會出現系統不穩定的情況。
5.反饋對地電阻
保證最小對地泄放電流通路,維持最小對地電流。
6.隆噪電容
基準電壓 pin 接個電容到地。可用于過濾內部電壓基準產生的噪聲(通常用 0.1uF 電容)形成 RC濾波,還可以讓 LDO 上電變緩。減小上電時的浪涌沖擊。
7.前饋電容
前饋補償電容通常影響到環路的帶寬,所以也是主要影響中頻帶出 psrr 的性能。增加相位裕度改善負載瞬態響應。輸出將減少振鈴并更快穩定。
8.輸入電容
輸入電容的主要作用是對調整器的輸入進行濾波,另外輸入電容也可以抵消輸 入線較長時引入的寄生電感效應,防止電路產生自激振蕩。一般取 22F 左右。
9.輸出電容
電壓調整器的許多性能都受輸出電容的影響。其中電容值以及 ESR 對電路頻率響應的影響是最主要的。一般取 22uF 左右。小電容提供消除高頻噪聲作用,一般選用 0.1uF。
二、DCDC特性
1、電源效率
效率=輸出功率/(輸出功率+電平轉換時的損耗功率)
2、欠壓保護
EN 腳除了使能外,還有欠壓保護功能。例如輸入 12V、輸出 3.3V、設計要求輸入達到 8V 才啟動,下電至 7V 才斷電。就可以用 Ren1、Ren2 公式計算電阻值。VSTART 表示輸入電壓提升到 VSTART后芯片才會輸出電壓。VSTOP 表示輸入電壓降低到VEN 時,芯片就會停止輸出電壓。
3、軟啟動
芯片的SS腳起到緩啟動的功能。就是給SS腳接的充電電容,給內部參考電壓。
作用:1、延遲單板電源上電的時間;2、減小上電的沖擊電流
注意:電容設置過大會造成電源啟動過緩,太小會出現電源啟動不起來的情況。一般上電時間為1-10ms
4、輸出電壓
兩個采樣電阻分壓,使中間電壓正好為參考電壓。可以用三個電阻調節,方便后續調整,電阻精度要用1%的
5.自舉電容
在 BS 和 SW 之間的 0.01uf的電容,用來給上管供電。自舉電容存在的能量應能滿足整個 M2 關閉時提供的能量以及為下一次啟動提供能量。如果內部 2個開關管都是 NMOS 管,那么是需要自舉電容的。但是有的 BUCK 芯片上管是 PMOS 管,不需要產生比 Vin 還高。
6.環路設計
COMP 管腳。相位補償引腳,用于連接補償網絡以提高系統穩定性。(改變相位裕量與增益裕量)設計指標:
剪切頻率:有的文檔上叫穿越頻率,是指環路增益為 0dB 時對應的頻率。剪切頻率越高,響應速度越快,但更容易引起環路不穩定或振蕩;剪切頻率過低則環路瞬態響應不夠,可能導致輸出電壓異常。設計為開關頻率的 110~1/20。瞬態響應不足的系統往往其剪切頻率低于 10KHz。
相位裕量--當環路增益為 0時,對應的信號相位與 180°的差值;
增益裕量--當信號相位為0時,對應的負增益量;表征開關電源的穩定度,如相位裕量或(和)增益裕量不夠,則可能因溫度、PCB 布局布線以及器件個體等影響,使系統進入不穩定或振蕩的狀態。一般應使相位裕量>45°增益裕量≤-10dB。
7.BST
Boost 電壓引腳,連接至輸出端的 Boost 電容器。
8.FBAD
調節引腳,用于設置輸出電壓。
9.PGOOD
電源狀態指示引腳,用于檢測輸出電壓是否在規定范圍內
10.BOOT
啟動引腳,用于啟動芯片
11.紋波
原因:由于開關管S的通斷過程導致電源產生波動12.電流調整率
輸出電流不同時測量模塊的輸出電壓變化狀態。
13.輸出電容
1. 對輸出電壓紋波的影響 2.負載瞬變后對輸出電壓的影響
14.續流二極管
肖特基
15.電感
感值高 - 紋波電流小。感值低 - 紋波電流大
16.開關頻率
開關頻率高了優點是:相同的輸出電容紋波更小,動態響應更好。缺點是開關損耗更高,開關噪聲的能量更高。
開關頻率低了優點是:開關損耗更低,開關噪聲的能量更低。 缺點是相同的輸出電容紋波更大,動
態響應更差。