内藏电感线圈可输出0.8-3.3V/3A的小型DC-DC变换器EN5330

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  以前数字电路的电源电压不是5V就是3.3V。但是*近生产的高性能计算机和FPGA的电源电压使用了电压更低的2.5V和1.2V。为使所设计电源电路的体积小,并提高印刷电路板面积的利用率,*好选用合适的DC-DC变换器。

  本文介绍内含电感线圈的小型DC—DC变换器EN5330,此为美国Enpirion公司生产的产品。EN5330是一块可以将2.5~5.0V的输入电压变换成0.8—3.3V的DC—DC变换集成电路。该系列有输出电流为1A、3A和6A三个典型的产品。这里以输出电流为3A的EN5330为例加以介绍。

  表1是EN5330的*大应用参数。表2是EN5330的电气特性。*大输入电压只有6.5V,在一般数字电路中,用来将5V或者3.3V的电源电压变换成2.5V或1.2V的电源电压,6.5V已足够了。EN5330的输出电流为3A,但体积都只有12.5mmx8.1mmx2.13mm。底面设计有散热衬垫可焊接在接地线上,借助接地线的铜箔散热。

  图1是EN5330的内部电路框图。任其内部含有误差放大器、PWM比较器、大功率MOSEFT、电感线圈和各种保护电路。

  可进行过流保护、过压保护和温度保护。过流保护在4.5A时动作,电压高出输出电压20%时过压保护动作,温度超过160℃时温度保护电路动作。

  由于集成的电感线圈的尺寸很小,电感量不大。内部电感线圈与外接电容器组成的低通滤波器的截止频率会变高,如果开关频率仍取得较低的话,输出电压的脉动成分就会变大。于是,EN5330将开关频率提升至5MHz,是普通的DC—DC变换器的10倍以上。反过来讲,提高开关频率,可以减小线圈的电感量,可使线圈小型化,有利于将线圈集成于集成电路中。转载请注明转自“维修吧-

  由图2可知,EN5330属于同步整流型DC—DC变换器。用L1和C2组成的LC低通滤波器对Q1、Q2输出的方波进行平滑滤波。对于低电压、大电流的变换器来说,这种同步整流型电路具有效率高的特点。图3是EN5330的效率特性。不同的输出电流其变换效率不同,在0.65~1.7A范围内,电路的效率高于90%。

  图4是EN5330的应用电路。在外电路中只外接了三个陶瓷电容器。由于开关频率高达5MHz,电解电容、电容、高分子型电容的频率特性会变差,所以不宜使用。输出电容C2为50uF,当用多个陶瓷电容器并联时,总电容量应尽可能接近50uF,因为对于内部反馈控制来说,输出电容为50uF时,性能*佳。

  输出电压的大小可根据表2,通过Vs0、Vs1和Vs2进行设定。输入电压的*小值应比所设定的输出电压至少大600mV。由表3可以看出EN5330可以设定7种输出电压,可满足绝大多数应用场合的需要。如果希望在这7种输出电压之外任意设定输出电压时,可使用用户设定模式,将Vs0~Vs2三个端口全部开路,在Vout端、AGND和XFB端间接入图5所示的分压电路。此时输出电压Vout的大小可用Vout=0.8xRa1/Rb1+0.8(V)计算,由Ra1、Rb1的电阻比值决定。过压保护起动电压Vovp也可以自由设定,设定方法如图5所示,Vovp=0.96xRa2/Rb2+0.96(V),与Ra2和Rb2的比值有关。Rb1和Rb2的推荐值为2k。

  接在SS端口的电容C3的作用是使电路软启动。当电容量为15nF-30nF时,软启动时间约为1ms~3ms。软启动时间可用tR=Cssx80x(10的3次方)(ms)来计算。

  若使用ENABLE端的话,可以对输出进行通、断控制。“H”为通,“L”为断(待机状态)。接H电平时应将该端与输入端连接。接L电平时将该端与AGND连接。与Vs0~Vs2端的设定方法不同,因在该端口内部没有连接上拉电阻,所以不能采用开路方式来设置H电平。

  当DC—DC变换器的输出电压达到所设定的电压值之后,POK端会变成H电平。由于POK端口采用的是漏极开路的电路,所以若希望通过用该端口的电平监视电源电路的工作状态的话,应在该端口外接一个10k的上拉电阻。



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