LM2717型雙降壓直流/直流變換器的原理及應(yīng)用

　　1 引言

　　LM2717是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司推出的一款全新的高性能DC/DC變換器，內(nèi)含2個(gè)降壓脈寬調(diào)制(PWM)直流/直流變換器，其中一個(gè)專門用來提供固定輸出3.3 V電壓，另一個(gè)專門用來提供可調(diào)輸出電壓。2個(gè)變換器都設(shè)有導(dǎo)通電阻(RDSON)只有0.16 Ω的內(nèi)部開關(guān)，確保轉(zhuǎn)換效率最高，工作頻率可以在300 kHz~600 kHz調(diào)節(jié)，系統(tǒng)可以采用較小巧的外部元件。每個(gè)變換器也可以用其關(guān)閉引腳單獨(dú)關(guān)閉。該電路可廣泛應(yīng)用于薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)、測(cè)控裝置、便攜式產(chǎn)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(nèi)有一個(gè)電流為2.2 A、電阻為0.16 Ω的內(nèi)部開關(guān)；
　　可調(diào)降壓變換器有一個(gè)電流為3.2 A、電阻為0.16 Ω的內(nèi)部開關(guān)；
　　工作輸入電壓范圍是4 V～20 V；
　　低電壓輸入保護(hù)；
　　可調(diào)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(gè)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(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)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(diào)降壓補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)連接引腳，接至電壓誤差放大器的輸出端。
　　FB2(8)：可調(diào)降壓輸出電壓的反饋輸入端。
　　SW2(13)：可調(diào)降壓電源開關(guān)輸入端。開關(guān)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(yīng)該直接連在一起。
　　CB2(16)：可調(diào)降壓變換器自舉電容器連接引腳。
　　SHDN2(17)：可調(diào)降壓變換器的關(guān)閉引腳。低電壓時(shí)激活。
　　SS2(18)：可調(diào)降壓軟啟動(dòng)引腳。
　　FSLCT(19)：轉(zhuǎn)換頻率選擇輸入端。利用一只電阻器可在300 kHz~600 kHz范圍內(nèi)設(shè)置頻率。
　　SSI(20)：固定降壓軟啟動(dòng)引腳。
　　SHDNl(21)：固定降壓變換器的關(guān)閉引腳。低電壓時(shí)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(guān)輸入端。開關(guān)連接在VIN引腳和SWl引腳之間。
　　
　　3 工作原理

　　圖2所示為L(zhǎng)M2717的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。該器件有專門的保護(hù)電路，正常工作時(shí)，該電路對(duì)LM2717具有保護(hù)功能。當(dāng)器件溫度過高時(shí)，熱關(guān)閉電路會(huì)切斷電源。OVP比較器在電源啟動(dòng)和關(guān)閉期間保護(hù)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(fù)載情況下上升，允許在滿載條件下的全脈寬調(diào)制(PWM)。當(dāng)電源電流達(dá)到10μA時(shí)，該器件會(huì)使變換器工作在關(guān)閉模式。

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

　　在第一個(gè)工作周期里，晶體管關(guān)斷，二極管反向偏置。能量貯存在電感中，負(fù)載電流由COUT和通過電感增加的電流提供。在第二個(gè)工作周期中，晶體管導(dǎo)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(zhuǎn)移到負(fù)載和輸出電容器。這兩個(gè)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(guān)的占空因數(shù)，D和D’為設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)需要。

　　4 應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　圖3所示是LM2717的典型應(yīng)用電路。圖中，VIN是整個(gè)應(yīng)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(diào)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(dòng)電容器、自舉電容器、電感，這幾個(gè)元件在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著重考慮。這里主要介紹利用該電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一些主要外元件的選擇原則及需注意的問題。