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风扇5037 可调开关调节器控制器

时间:2019-11-22, 来源:互联网, 文章类别:元器件知识库

特征

大功率开关模式DC-DC控制器可提供超过13A输出电压可从1.2V调整到3.6V85%的效率累计精度<3%超过线路、负载和温度变化过电压和短路保护内置软启动开启时无超调

应用

台式计算机的I/O和AGP电源ASIC的高效电源DSP的高效电源可调降压电源

说明

FAN5037是一款大功率开关型DC-DC控制器,可为所有低压应用提供高效电源。此控制器具有内置的软启动功能通过减少励磁涌流和输出过冲。当与适当的外部电路,FAN5037可以提供负载电流高达13A,效率高达88%。FAN5037可产生1.2V至1.2V的输出电3.6V,使用外部电阻器。FAN5037设计为在恒定的开启时间内运行所有负载条件下的控制模式。准确的低TC参考消除了对精密外部元件的需求,以实现许多应用所需的紧公差电压调节。短路电流通过电流传感器提供保护电阻器,内部提供过电压保护。

应用程序信息:FAN5037包含一个精确调整的零TC电压参考,一个持续时间架构控制器,一个高电流输出驱动器,低偏移误差放大器。这个图中的详细框图显示了FAN5037与外部组件一起工作,以实现高性能的开关电源。开关模式控制回路开关模式转换器的主控制回路包括电流调节放大器和电压调节器放大器。电压放大器比较转换器输出电压分开时的内部基准通过外部电阻分压器。电流放大器感应通过比较IFBH和IFBL引脚的电压得到的电流,连接到电流感应电阻器的任一侧。来自电压和电流放大器的信号是加在一起,结果用于控制关闭时间振荡器。电流反馈信号还用作部分风扇5037短路保护。大电流输出驱动器FAN5037高电流输出驱动器(DRV)包含高速双极功率晶体管推拉配置。

输出驱动器能够在小于100ns的时间内提供0.5A的电流。驱动力接地与整个芯片电源分开增加开关噪声抗扰性的接地。内部参考FAN5037中的基准是一种精密带隙类型参考资料。它的温度系数被调整为接近零TC。恒定时间振荡器FAN5037开关模式振荡器设计为固定式开关时间振荡器。时间常数振荡器由比较器、外部电容器和固定电流源、可变电流源和模拟电流源在两个阈值电压之间进行选择的开关比较器。外部定时电容器交替通过启用和禁用来充放电固定电流源的。可变电流源是从接收到的错误输入控制电流和电压反馈信号。振荡器关闭时间由可从外部电容器充电的可变电流源到比较器的高阈值水平。准时是由外部放电的恒流源设置电容电压降低到比较器下限。

输出电压选择FAN5037精密参考电压调整为1.2V名义上。使用FAN5037时,系统设计器在选择输出电压方面具有完全的灵活性一个从1.2V到3.6V的调节器。这是通过适当选择反馈电阻来实现的。可能是0.1%实现最佳输出精度的电阻器。以下方程式确定调节器的输出电压:

放置电容器FAN5037所需的输入电容器数量为取决于它们的纹波电流额定值,这保证了它们额定寿命。所需数量可由

其中占空比DC=(Vout+Vf,二极管)/Vin。例如,在10A、5V输入下输出1.5V,并使用表1中规定的具有2A纹波的三洋电容器额定电流,我们有DC=(1.5+.5)/5=0.4,

短路注意事项

FAN5037使用电流感应方案来限制负载输出故障时的电流。当前意义电阻携带电感的峰值电流,即大于纹波电流引起的最大负载电流流入感应器。风扇5037将开始限制通过减少负载的占空比当电流检测电阻器上的电压超过短路比较器时,顶部的MOSFET驱动器阈值电压(Vth)。当这种情况发生时,输出电压将暂时失去调节。作为电压通过传感电阻变大,占空比在达到电流极限值之前,顶部的MOSFET将继续减小。此时,风扇5037将以较低的输出持续提供极限电流电压水平。短路比较器阈值电压通常为90毫伏,公差为±10毫伏。波纹流过图中电感的电流为0.6峰值。感测电阻值可以近似如下:

TF=感测电阻器的公差系数和0.6A说明电感纹波电流。由于感应电阻的值通常小于10mΩ,印刷电路板的布局应小心。跟踪电阻会导致严重的错误。找到的痕迹风扇5037的IFBH和IFBL引脚应为开尔文连接至电流感应电阻器的衬垫。最小化噪声的影响,这两条痕迹应该在彼此。肖特基二极管在图1中,MOSFET Q1和反激二极管D1用作互补开关,以保持通过输出电感L2的恒定电流。因此,D1将当功率MOSFET已关闭。二极管的功率是直接的场效应管关断时额定负载电流正向电压的函数。下面的方程式可以是用于估算二极管功率:

电路板设计注意事项MOSFET放置功率MOSFET的放置是设计开关模式调节器。应放置MOSFET以最小化栅极驱动路径长度的方式来自FAN5037 SDRV引脚。这个痕迹应该保留低于0.5英寸,以获得最佳性能。引线长度过长在这个轨迹上会产生高频噪声道的寄生电感和电容。自从这个电压可以在大约100毫微秒的时间内转换近12伏由此产生的铃声和噪音将很难抑制。此跟踪应仅在一个层上路由并保留远离设备的“安静”模拟管脚:CEXT,IFBH、IFBL和GND。参见图。4.7Ω电阻器输入与MOSFET栅串联可以降低这种布局的临界性。参见图1。电感和肖特基二极管放置需要放置电感和反激肖特基二极管出于上述相同原因,靠近功率MOSFET的电源。连接感应器和肖特基二极管将在场效应管和肖特基二极管的正向电压。如果可能,建议将此节点转换为平面。该节点将是设计中大电流路径的一部分,因此最好把它当作一个平面节点上的寄生电阻和电感。自从大多数PC板制造商在PCB的上下信号层,不建议使用这些层来路由高电流部分调节器的设计。因为用1盎司比较常见。铜板内层,建议使用在设计中用于路由高电流路径的那些层。

电源和接地连接VCCA与5V电源平面的连接应该是短的,并用0.1μF直接绕过风扇5037的VCCA引脚。理想的连接方式是通过5V电源板。类似的安排应为连接到+12V的VCCP引脚制造。每个接地都应有一个单独的通过连接到地面以下。使用12V电源对VCCP进行偏置。47Ω电阻用于限制进入VCCP的瞬态电流。A1以上电容滤波器用于对VCCP电源和电源进行滤波为MOSFET栅极充电所需的瞬态电流电容。这种方法提供足够高的栅偏压到MOSFET(VGS)的电压,因此降低MOSFET的RDS(ON)及其功率损耗。图提供了大约5V的栅极偏置,工作良好当使用典型的逻辑级mosfet时。非逻辑电平由于mosfet较高,因此不应使用无线电数据系统(开)。


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