逐步設(shè)計(jì)

應(yīng)用條件：VIN=3.3V，±10%VOUT=1.25V IOUT=5A FSW=270kHz

輸入電容器。

脈沖電流（平均值為零）流過buck變換器的輸入電容器。該電流的交流分量相當(dāng)高，并在電容器的ESR上消耗大量的功率：

電容器必須提供的均方根電流由：

其中δ是應(yīng)用的占空比忽略最后一項(xiàng)，方程簡化為：

哪個(gè)最大值對(duì)應(yīng)于δ=1/2，等于Iout/2因此，在最壞的情況下，輸入電容器的有效值紋波電流額定值應(yīng)高達(dá)各自最大輸出電流的一半。電解電容器是最常用的，因?yàn)樗鼈兪亲畋阋说模矣袕V泛的市場均方根電流額定值范圍。唯一的缺點(diǎn)是，對(duì)于給定的額定電流，它們比其他電容器物理上更大。非常好的鉭電容器即將推出，具有非常低的ESR和小尺寸。唯一的問題是，如果在充電過程中受到非常高的電流，它們有時(shí)會(huì)燃燒。所以，是的最好避免這種類型的電容器作為輸入濾波器的器件。事實(shí)上，它們可能會(huì)受到高浪涌的影響連接到電源時(shí)的電流。如果適用于要求的電容值和額定電壓，對(duì)于給定的物理尺寸，陶瓷電容器通常具有較高的均方根電流額定值（由于低血沉）。缺點(diǎn)是成本相當(dāng)高。可能的解決方案：

電感器

定義電感時(shí)，首先要確定電感值。其最小值由以下公式給出：

式中RF=∆I/IOUT（基本上約為30%）。

根據(jù)我們的參數(shù)：最小值≥2μH飽和電流必須高于5A

輸出電容和紋波電壓

根據(jù)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)輸出電壓精度選擇輸出電容器。靜態(tài)輸出電壓精度主要取決于輸出電容器的電流變率，而動(dòng)態(tài)精度通常取決于ESR和電容值。如果1.25V輸出電壓的靜態(tài)精度為±1%，則輸出紋波為±12.5mV。為了根據(jù)輸出精度確定ESR值，需要計(jì)算紋波電流：

其中FSW=270kHz。

根據(jù)上面的等式，紋波電流約為1.25A。因此，ESR由以下公式得出：

動(dòng)態(tài)規(guī)格有時(shí)比靜態(tài)要求更寬松，無論如何，必須確保最小輸出電容，以避免在負(fù)載瞬態(tài)過程中因充電和放電而引起的輸出電壓變化。為了使裝置控制回路正常工作，輸出電容器ESR（τ=ESR）引入零點(diǎn)·Cout）必須至少比開關(guān)頻率小十倍。低ESR鉭電容器零度接近10千赫，適合輸出濾波。輸出電容值COUT及其ESR，ESRCOUT，應(yīng)分別足夠大和足夠小，以保持輸出電壓在精度范圍內(nèi)一個(gè)負(fù)載瞬態(tài)，并給設(shè)備一個(gè)最小的信噪比。電流紋波流經(jīng)輸出電容器，因此也應(yīng)計(jì)算出以維持該紋波：均方根電流值由式18給出。

MOSFET和肖特基二極管

3.3V總線為器件的柵極驅(qū)動(dòng)器供電，強(qiáng)烈建議使用超低電平MOSFET，尤其是大電流應(yīng)用。MOSFET擊穿電壓VBRDSS必須大于VINMAX有一定的裕度。一旦確定了允許的功耗，就可以選擇RDSON。通過選擇相同的功率MOSFET對(duì)于us和ls，它們消耗的總功率不依賴于占空比。因此，如果PON這個(gè)功率損耗（額定輸出功率的百分之幾）是要求的嗎RDSON（@25°C）可由以下公式得出：

α是RDSON的溫度系數(shù)（通常，對(duì)于這些低壓等級(jí)，α=510-3°C-1）和允許溫升。然而，值得注意的是，一般而言，RDSON越低，門越高充電QG，這會(huì)導(dǎo)致更高的門驅(qū)動(dòng)器消耗。事實(shí)上，每個(gè)開關(guān)周期，都有一個(gè)電荷QG移動(dòng)從輸入電源到接地，產(chǎn)生等效驅(qū)動(dòng)電流：

一個(gè)肖特基二極管可以增加在高開關(guān)頻率下的系統(tǒng)效率（其中死區(qū)時(shí)間可能是整個(gè)切換周期的一個(gè)重要部分）。此可選二極管必須并聯(lián)放置，同步整流器必須有反向電壓VRRM比VINMAX大。必須選擇二極管的電流大小，以使其處于安全工作狀態(tài)。為了使用比可能少的空間，在一個(gè)封裝中選擇了一個(gè)雙MOSFET:STS5DNF20V

輸出電壓設(shè)定

第一步是選擇輸出分壓器來設(shè)置輸出電壓。要選擇這個(gè)值沒有條件，但低分頻器網(wǎng)絡(luò)值（約100Ω）會(huì)降低低電流下的效率；相反，高分頻器會(huì)降低效率網(wǎng)絡(luò)（100KΩ）增加噪聲影響。從1KΩ到10KΩ的網(wǎng)絡(luò)分配器值正確。我們選擇了：

R3=1KΩ

R2=1.1KΩ

通過將分壓器從輸出端連接到VSENSE引腳，可以調(diào)節(jié)設(shè)備的輸出電壓。最小值輸出電壓為VOUT=VREF=0.6V。一旦輸出分頻器和分頻器設(shè)計(jì)為所需的輸出電壓和開關(guān)頻率，下式給出最小輸入電壓，允許L6997S調(diào)節(jié)（對(duì)應(yīng)于TOFF=TOFFMIN）：

電壓前饋

從方程1、2和3中，選擇270kHz的開關(guān)頻率可以選擇電阻分壓器。

例如：

R3=470KΩ

R4=8.5KΩ

限流電阻器

根據(jù)方程式8，考慮到RDSON STS5DNF20V和ICIR=5A，可以設(shè)置谷電流限值：R8=120KΩ

積分器電容器

假設(shè)FU=15kHz，VOUT=1.25V。由于VREF=0.6V，根據(jù)裝置描述的方程式2，它遵循αOUT=0.348，根據(jù)方程式5遵循C=250pF。輸出紋波在22mV左右，因此系統(tǒng)不需要第二個(gè)積分器。

軟起動(dòng)電容器

考慮到第10頁的軟啟動(dòng)方程（公式11），可以發(fā)現(xiàn)：CSS=150磅/平方英尺這些方程在空載情況下是有效的。當(dāng)存在活動(dòng)荷載時(shí)，方程結(jié)果更為復(fù)雜；進(jìn)一步一些有功負(fù)荷會(huì)產(chǎn)生意想不到的影響，因?yàn)樵谲泦?dòng)過程中，高于預(yù)期的電流會(huì)導(dǎo)致更改啟動(dòng)時(shí)間。在這種情況下，電容值可以在應(yīng)用中選擇；不管怎樣，Eq11給出了關(guān)于CSS值。

15A演示板說明

評(píng)估板顯示設(shè)備在以下條件下的運(yùn)行情況：VIN=3.3V VOUT=1.8V IOUT=15A，F(xiàn)SW=200KHz，無積分器功能。評(píng)估板有兩種不同的輸入電壓：VCC[從3V到5.5V]用于為設(shè)備供電，并為電源轉(zhuǎn)換提供VIN[高達(dá)35V]。通過這種方式，改變功率元件的配置（CIN、COUT、MOSFET、L），可以評(píng)估不同條件下的器件性能。也可以在船上安裝一個(gè)用于產(chǎn)生VCC的線性調(diào)節(jié)器。在最上面還有兩個(gè)開關(guān)和四個(gè)跳線。這兩個(gè)開關(guān)有不同的目標(biāo)：最接近VCC用于在VCC和VIN都存在時(shí)打開/關(guān)閉設(shè)備；使用另一個(gè)靠近R11的打開/關(guān)閉PFM功能。設(shè)備也可以用電源打開，但要正確啟動(dòng)序列是必需的。必須先提高車輛識(shí)別號(hào)（VIN），然后才能應(yīng)用VCC。如果順序正確不尊重設(shè)備將無法啟動(dòng)。跳線用于設(shè)置積分器功能并使用遙感；有關(guān)更多信息，請(qǐng)參閱跳線表。有時(shí)使用積分器配置時(shí)，需要低頻濾波器以減少噪聲干擾。極值應(yīng)為至少比開關(guān)頻率高5倍。低通濾波器應(yīng)以這種方式插入：電阻，在INT跳線位置，電容器在電阻器和接地之間（參考示意圖）。

演示板布局

實(shí)際尺寸：5.7cm x 7.7cm（2.28英寸x 3。08英寸）

效率曲線

DDR存儲(chǔ)器和終端電源

雙數(shù)據(jù)速率（DDR）存儲(chǔ)器需要特定的電源管理架構(gòu)。這是因?yàn)轵?qū)動(dòng)芯片組和存儲(chǔ)器輸入之間的跟蹤必須用電阻器終止。因?yàn)樾酒M驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)器有一個(gè)推挽輸出緩沖器，終端電壓必須能夠產(chǎn)生和吸收電流。此外，終端電壓必須等于存儲(chǔ)器電源（輸入端）的一半記憶是一個(gè)差分階段，需要一個(gè)參考偏差的中點(diǎn)）和跟蹤它。對(duì)于DDRI內(nèi)存電源為2.5V，終端電壓為1.25V，而DDRII的存儲(chǔ)電源為1.8V，終端電壓為0.9V。圖27顯示了使用2 x L6997S。1.8V部分為內(nèi)存供電，0.9V部分提供終端電壓。

存儲(chǔ)器和終端電源所需的電流取決于存儲(chǔ)器類型和大小。圖28和29顯示了中顯示的應(yīng)用程序的終止部分圖27。

Ch1->感應(yīng)器電流

Ch2->階段節(jié)點(diǎn)

Ch3->輸出電壓

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