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

時間:2010-04-19 16:40:07來源:yangliu

導(dǎo)語:?文中介紹了多用途步降開關(guān)穩(wěn)壓器L5973AD的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、主要特點和工作原理,同時給出了L5973AD在不同工作方式下的典型應(yīng)用電路。

      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。文中介紹了多用途步降開關(guān)穩(wěn)壓器L5973AD的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、主要特點和工作原理,同時給出了L5973AD在不同工作方式下的典型應(yīng)用電路。 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,因此可廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)控制、消費電子產(chǎn)品以及與計算機有關(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VCC和VREF,只要電壓高于它們的門限電平,穩(wěn)壓器就會開始工作。L5973AD的振蕩器電路由頻率移位器、時鐘發(fā)生器、斜坡產(chǎn)生器和同步器組成。其中時鐘產(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。時鐘信號可應(yīng)用在內(nèi)部邏輯電路中,同時也是斜坡產(chǎn)生器和同步器的輸入信號。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。L5973AD有一個同步腳,可以以主/從模式工作。當作為主機時,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,則可將自己同步到外部信號上。如果將兩個器件連接在一起,其開關(guān)頻率較低的一個應(yīng)作為從機,另一個則作為主機。

 ?。蹋担梗罚常粒闹械碾娏飨拗票Wo電路具有脈沖接脈沖和頻率折回兩種電流限制保護方式。由于最小接通時間不足以在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,以便為驅(qū)動級產(chǎn)生PWM控制信號。L5973AD的內(nèi)部驅(qū)動電路可在功率開關(guān)接通和斷開時,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,同時妥善處理續(xù)流二極管的反向恢復(fù)時間。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作用之外,還具有過熱關(guān)斷、反饋斷路保護和輸出過電壓保護等功能。

  2 典型應(yīng)用

 ?。玻?3.3V輸出降壓隱壓器是由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


  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,電流輸出可達到0.6A。

 ?。玻畴p輸出穩(wěn)壓器用L5973AD設(shè)計的雙輸出穩(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,電感元件初級電感值LP選為22μH,初、次級匝數(shù)比(N1/N2)為2。

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