特征

2A直流輸出電流

2.9V至18V輸入電壓

輸出電壓可從0.6V調(diào)節(jié)

250KHz開關(guān)頻率，可編程

高達(dá)1MHz

內(nèi)部軟啟動和抑制

低壓差運(yùn)行：100%占空比

電壓前饋

空載電流運(yùn)行

過流和熱保護(hù)

VQFN3x3-8L包裝

應(yīng)用

機(jī)頂盒、DVD、DVD刻錄機(jī)、車載音響、液晶電視和監(jiān)視器

工業(yè)：充電器、汽車電池、PLD、PLA、FPGA

聯(lián)網(wǎng)：XDSL、調(diào)制解調(diào)器、DC-DC模塊

計算機(jī)：光存儲，硬盤，打印機(jī)，聲卡/顯卡

說明

L5985是一個降壓開關(guān)調(diào)節(jié)器2.5A限流嵌入式功率MOSFET，因此，它能夠向負(fù)荷取決于應(yīng)用條件。輸入電壓范圍為2.9V到18V，而輸出電壓可以從0.6V至VIN。最小輸入電壓為啟動裝置適用于2.9V公交車3.3V母線。需要最少的外部組件，該裝置包括一個內(nèi)部250KHz開關(guān)外部頻率振蕩器調(diào)整至1MHz。帶外露焊盤的QFN包允許減少到大約60°C/W

功能描述

L5985基于“電壓模式”，恒定頻率控制。輸出電壓VOUT由反饋引腳（FB）與提供一種誤差信號，與固定頻率的鋸齒波相比，它控制電源開關(guān)。主要的內(nèi)部模塊如圖3中的框圖所示。他們是：一種全集成振蕩器，提供鋸齒波來調(diào)節(jié)占空比和同步信號。其開關(guān)頻率可通過外部和外部調(diào)節(jié)電阻器。實現(xiàn)了電壓和頻率的前饋。z軟啟動電路，以限制啟動階段的涌入電流。電壓模式誤差放大器脈沖寬度調(diào)制器和驅(qū)動內(nèi)部電源開關(guān)。嵌入式p溝道功率MOSFET開關(guān)的高壓側(cè)驅(qū)動。感應(yīng)峰值電流和極限電流。z A調(diào)壓器和內(nèi)部基準(zhǔn)。它提供內(nèi)部電路并提供固定內(nèi)部參考。一種電壓監(jiān)測電路（UVLO），用于檢查輸入和內(nèi)部電壓。z熱關(guān)機(jī)塊，防止熱失控

振蕩器和同步

圖4顯示了振蕩器電路的框圖。內(nèi)部振蕩器提供恒頻時鐘。其頻率取決于外部連接到FSW的電阻器別針。如果FSW引腳保持浮動，頻率為250KHz；它可以增加為如圖6所示，由外部電阻器接地。改善線路暫態(tài)性能，并保持脈寬調(diào)制增益恒定輸入電壓，電壓前饋是通過改變電壓的斜率來實現(xiàn)的鋸齒波根據(jù)輸入電壓的變化而變化（見圖5.a）。如果振蕩器頻率增加外部電阻器。這樣就實現(xiàn)了頻率前饋（圖5.b），以便使PWM增益與開關(guān)頻率保持恒定（PWM增益見第5.4節(jié)表達(dá)式）。同步信號由同步管腳產(chǎn)生。此信號的相移為與時鐘成180°角。當(dāng)兩個設(shè)備同步時，這個延遲很有用將同步引腳連接在一起。連接同步管腳時，設(shè)備較高的振蕩器頻率作為主設(shè)備，因此從設(shè)備在頻率上進(jìn)行切換但延遲了半個周期。這樣可以最大限度地減小電流的均方根值通過輸入電容器[見L5988D數(shù)據(jù)表]。

該裝置可以同步工作，以更高的頻率饋送外部時鐘信號。同步改變鋸齒波振幅，改變脈寬調(diào)制增益（圖5.c）。在研究環(huán)路穩(wěn)定性時，必須考慮這種變化。為了使PWM增益的變化最小，應(yīng)設(shè)置自由運(yùn)行頻率（使用FSW引腳上的電阻）僅略低于外部時鐘頻率。這個預(yù)調(diào)整頻率的變化會改變鋸齒斜率，以獲得可忽略的截斷鋸齒，由于外部同步。

軟啟動

軟啟動是保證降壓變流器正確、安全啟動的關(guān)鍵。它避免了勵磁涌流沖擊，使輸出電壓單次上升。軟啟動是由一個階梯斜坡在非反轉(zhuǎn)輸入（VREF）上執(zhí)行的誤差放大器。所以輸出電壓轉(zhuǎn)換率為：

其中SRVREF是非逆變輸入的轉(zhuǎn)換率，R1，R2是電阻分壓器調(diào)節(jié)輸出電壓（見圖7）。軟啟動樓梯包括64個臺階每一步9.5mV，從0V到0.6V，一步的時基為32個時鐘周期。所以軟啟動時間和輸出電壓轉(zhuǎn)換率取決于開關(guān)頻率

例如，開關(guān)頻率為250KHz時，SSTIME為8ms。

誤差放大與補(bǔ)償

誤差放大器（E/A）提供與鋸齒波比較的誤差信號執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制。它的非逆變輸入在內(nèi)部連接到0.6V電壓基準(zhǔn)，而其逆變輸入（FB）和輸出（COMP）是外部可用的用于反饋和頻率補(bǔ)償。在這個裝置中，誤差放大器是一個電壓模運(yùn)算放大器具有高直流增益和低輸出阻抗。無補(bǔ)償誤差放大器特性如下：

在連續(xù)傳導(dǎo)模式（CCM）中，功率段的傳遞函數(shù)有兩個由LC濾波器產(chǎn)生的極點和由輸出電容器的ESR產(chǎn)生的零點。不同的根據(jù)輸出的ESR值，可以使用各種補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)電容器。如果輸出電容器引入的零點有助于補(bǔ)償LC濾波器的雙極可采用II型補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。否則，類型必須使用補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)（有關(guān)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)選擇）。無論如何，補(bǔ)償循環(huán)的方法是引入零來獲得一個安全的相位裕度。

過電流保護(hù)

L5985實現(xiàn)過電流保護(hù)感測流過功率MOSFET。由于功率MOSFET開關(guān)活動產(chǎn)生的噪聲，電流感應(yīng)在傳導(dǎo)時間的初始階段被禁用。這樣可以避免錯誤地檢測到故障狀態(tài)。這個間隔通常被稱為“掩蔽時間”或“空白時間”。掩蔽時間約為200ns。當(dāng)檢測到過電流時，根據(jù)操作條件。

1.輸出電壓調(diào)節(jié)。當(dāng)檢測到過電流時，功率MOSFET關(guān)閉和內(nèi)部參考（VREF），這將使誤差放大器設(shè)置為零，并在軟啟動時間（TSS，2048）內(nèi)保持此狀態(tài)時鐘周期）。在這段時間之后，一個新的軟啟動階段發(fā)生，內(nèi)部引用開始傾斜（參見圖8.a）。

2.軟啟動階段。如果達(dá)到過電流限制，功率MOSFET關(guān)閉實現(xiàn)了逐脈沖過流保護(hù)。在軟啟動階段，在過流情況下，器件可以跳過脈沖以保持輸出電流常數(shù)等于電流限制。如果在“掩蔽時間”結(jié)束時當(dāng)電流高于過電流閾值時，功率MOSFET被關(guān)斷會跳過一個脈沖。如果，在下一次“掩蔽時間”結(jié)束時電流仍高于閾值，裝置將跳過兩個脈沖。這個這種機(jī)制是重復(fù)的，設(shè)備可以跳過多達(dá)7個脈沖。如果在最后在“屏蔽時間”中，電流低于過電流閾值的數(shù)量跳過的周期減少一個單位。在軟啟動階段結(jié)束時，輸出電壓處于調(diào)節(jié)狀態(tài)，如果過電流持續(xù)存在，則會出現(xiàn)上述行為發(fā)生。（見圖8.b）因此，過電流保護(hù)可以概括為在軟啟動階段，輸出處于調(diào)節(jié)狀態(tài)，電流恒定。如果輸出電壓調(diào)節(jié)時輸出對地短路，則過電流為觸發(fā)后，設(shè)備在“打嗝”之間以2048個時鐘周期開始循環(huán)（功率MOSFET關(guān)斷，對負(fù)載無電流）和“恒流”，接通時間很短，開關(guān)頻率降低（高達(dá)正常開關(guān)頻率的八分之一）。短路行為見圖32。

抑制功能

禁止功能允許將設(shè)備。帶INH引腳高于1.9V設(shè)備被禁用，功耗降低到30uA以下。帶INH引腳低于0.6V，設(shè)備啟用。如果INH引腳保持浮動，則內(nèi)部上拉確保引腳上的電壓達(dá)到抑制閾值，并且設(shè)備被禁用。該引腳也兼容VCC。

滯后熱關(guān)機(jī)

熱關(guān)機(jī)模塊會產(chǎn)生一個信號，該信號會關(guān)閉連接處的功率級溫度超過150攝氏度。一旦結(jié)溫回到130℃左右，設(shè)備在正常運(yùn)行時重新啟動。傳感元件非常靠近PDMOS因此，確保了準(zhǔn)確和快速的溫度檢測。

應(yīng)用信息

輸入電容器選擇

連接到輸入端的電容器必須能夠支持最大輸入設(shè)備所需的工作電壓和最大均方根輸入電流。輸入電容器受到脈沖電流的影響，其均方根值在其ESR上消散，影響整個系統(tǒng)的效率。所以輸入電容器的電流額定值必須高于最大有效值輸入電流和ESR值符合預(yù)期效率。流經(jīng)電容器的最大有效值輸入電流可計算為：

式中，Io為最大直流輸出電流，D為占空比，η為效率。這個函數(shù)在D=0.5時有一個最大值，考慮到η=1，它等于Io/2。在特定應(yīng)用中，必須考慮可能的占空比范圍，以便找出最大均方根輸入電流。最大和最小占空比可以是計算公式：

其中，VF是續(xù)流二極管上的正向電壓，VSW是通過的電壓降內(nèi)部PDMOS。表5中報告了一些適用于該裝置的多層陶瓷電容器：

感應(yīng)器選擇

電感值固定流過輸出電容器的電流紋波。所以必須選擇最小電感值以獲得預(yù)期的電流紋波。固定電流紋波值的規(guī)則是使紋波在輸出電流的20%-40%。電感值可按下式計算：

式中，TON和TOFF是內(nèi)部電源開關(guān)的打開和關(guān)閉時間。最大值在固定電壓下，電流紋波是在最小占空比下的最大TOFF獲得的（參見上一節(jié)計算最低負(fù)荷）。因此，確定∆IL=最大值的20%至40%輸出電流，最小電感值可計算：

其中FSW是開關(guān)頻率1/（TON+TOFF）。例如，如果VOUT=3.3V，VIN=12V，IO=2A，F(xiàn)SW=250KHz，則最小值為電感值∆IL=30%IO約為18uH。通過電感器的峰值電流由以下公式得出：

因此，如果電感器值減小，峰值電流（必須低于電流設(shè)備限制）增加。電感值越高，平均值越高在沒有達(dá)到電流限制的情況下可以輸出的電流。下表列出了一些電感器零件號

輸出電容器選擇

電容器中的電流有一個三角形的波形（平均值為零）在其上產(chǎn)生電壓紋波。這種紋波是由電容元件和電阻元件（ESR）。因此，必須選擇輸出電容器，以便電壓紋波符合應(yīng)用要求。電壓紋波的數(shù)量可以從獲得的電流紋波開始計算由感應(yīng)器選擇。

通常紋波的電阻分量比電容分量高得多，如果所采用的輸出電容器不是ESR很低的多層陶瓷電容器（MLCC）價值觀。輸出電容器對環(huán)路穩(wěn)定性也很重要：它固定了雙LC濾波器極和零是由于它的ESR。在第5.4章中，將說明如何在系統(tǒng)穩(wěn)定性。例如，當(dāng)VOUT=3.3V，VIN=12V，∆IL=0.6A（由電感器值產(chǎn)生），in為了使∆VOUT=0.01·VOUT，如果采用多層電容器，10uF為可以忽略輸出電壓紋波和ESR效應(yīng)。如果沒有可忽略的ESR（電解或鉭電容器），電容器的選擇考慮計算其ESR值。因此，ESR=40mΩ的100uF符合要求的輸出電壓紋波。輸出電容器對于負(fù)載瞬態(tài)時維持輸出電壓也很重要負(fù)載要求具有高的回轉(zhuǎn)率。當(dāng)負(fù)載瞬態(tài)轉(zhuǎn)換率超過系統(tǒng)帶寬輸出電容器為負(fù)載提供電流。所以如果高回轉(zhuǎn)速率負(fù)載瞬態(tài)是應(yīng)用場合要求的輸出電容和系統(tǒng)帶寬必須選擇以維持負(fù)載瞬態(tài)。下表列出了一些電容器系列。

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