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多用途步降開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器L5973AD及其應(yīng)用
摘要:L5973AD是ST公司推出的一種帶2A開(kāi)關(guān)電流限制的步降單片開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器IC。文中介紹了多用途步降開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器L5973AD的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、主要特點(diǎn)和工作原理,同時(shí)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(kāi)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(kāi)關(guān)電流限制的步降單片開(kāi)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(jìn)行設(shè)置。由于該開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器具有寬范圍的電壓輸入和輸出特點(diǎn),因此可廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)控制、消費(fèi)電子產(chǎn)品以及與計(jì)算機(jī)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(dòng)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(cè)VCC和VREF,只要電壓高于它們的門(mén)限電平,穩(wěn)壓器就會(huì)開(kāi)始工作。
L5973AD的振蕩器電路由頻率移位器、時(shí)鐘發(fā)生器、斜坡產(chǎn)生器和同步器組成。其中時(shí)鐘產(chǎn)生器可為器件產(chǎn)生500kHz的開(kāi)關(guān)頻率,頻率移位器則可在過(guò)電流或短路情況下,用于降低開(kāi)關(guān)頻率。時(shí)鐘信號(hào)可應(yīng)用在內(nèi)部邏輯電路中,同時(shí)也是斜坡產(chǎn)生器和同步器的輸入信號(hào)。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(hào)。
L5973AD有一個(gè)同步腳,可以以主/從模式工作。當(dāng)作為主機(jī)時(shí),可將外部器件同步到內(nèi)部開(kāi)關(guān)頻率上;而在作從器件時(shí),則可將自己同步到外部信號(hào)上。如果將兩個(gè)器件連接在一起,其開(kāi)關(guān)頻率較低的一個(gè)應(yīng)作為從機(jī),另一個(gè)則作為主機(jī)。
圖2
L5973AD中的電流限制保護(hù)電路具有脈沖接脈沖和頻率折回兩種電流限制保護(hù)方式。
由于最小接通時(shí)間不足以在500kHz下產(chǎn)生足夠的占空比,因此,在較大的過(guò)電流或短路條件下,輸出電流會(huì)再次增加。這樣,為保持電感電流在它的門(mén)限電平之下,開(kāi)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(huì)使開(kāi)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(shí)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(bǔ)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(hào),以便為驅(qū)動(dòng)級(jí)產(chǎn)生PWM控制信號(hào)。
L5973AD的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路可在功率開(kāi)關(guān)接通和斷開(kāi)時(shí),根據(jù)PDMOS開(kāi)關(guān)及柵極箝位狀態(tài)的電流變化,來(lái)加速功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通和截止的速度,同時(shí)妥善處理續(xù)流二極管的反向恢復(fù)時(shí)間。為防止內(nèi)部開(kāi)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(kāi)/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(hù)作用之外,還具有過(guò)熱關(guān)斷、反饋斷路保護(hù)和輸出過(guò)電壓保護(hù)等功能。
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