dc dc降压电路(DC-DC降压电路)

dc dc降压电路(DC-DC降压电路)

DC-DC电路我们做产品设计的时候会经常用到,最近做设计的时候也用到了DC-DC的电路。下面我来介绍一个应用范围广,并且非常实用的DC转DC的电路。用的方案是MPS的MP2307。

MP2307是一块集成的BUCK稳压电路,输入范围比较广,是4.75V~23V,输出可调范围0.925V~20V,最高效率达到95%,并且结合100毫欧的MOSFET能提供3A的电流,相当强大。并且MP2307是8pin SOIC封装,外围器件也比较少。常应用在分布式电源系统,网络系统,FBGA,DSP的系统,笔记本电脑等产品的供电。

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封装

电流的控制模式支持快速瞬态响应和逐周期电流响应。快速瞬态响应比较容易理解,就是过流时瞬间切断,保护电路。逐周期电流响应呢,是过流时,芯片内部每经过一个周期,电流取样与基准进行比较,电流值达到设定电压,关闭脉冲,等到下一个周期重新发出脉冲。通过这种方式来限制电流不增加,起到保护作用。但是这种方法跟打嗝有区别。逐周期是每个开关周期都限制PWM,说明每个开关周期都会有一个小占空比的PWM。而打嗝是发一段PWM,停机一段,停机的时候是没有PWM的。

dc dc降压电路(DC-DC降压电路)

励磁涌流

MP2307有一个可调的软启动来防止开启或关闭模式下引起的励磁涌流。这里谈一下为励磁涌流是怎么产生的。因为变压器内部是电磁感应原理把低压转换成高压,或者高电压变成低电压,变压器合闸器件就产生了励磁电流。

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内部结构原理图

那么MP2307内部是怎么工作的呢?我们通过一个图可以看到。MP2307使用电流控制的模式去调节输出电压。输出电压的测量是在FB脚通过一个电阻式电压驱动器并通过内部的跨导差动放大器放大后得到。COMP脚的电压还要与内部的开关电流比较无控制输出的电压。转换器使用内部的N沟道MOSFE开关通过减少输入的电压去调节输出的电压。

由于MOSFET的高侧要求的门电压要高于输入电压,所以需要一个推动电容连接SW和BS管脚来驱动高侧的门。这个推动电容当SW为低时从内部的5V开始充电。当FB脚的电压超过规定值0.925V的20%时,过压比较器会触发COMP脚和SS脚对GND放电,强制关闭高侧。

笔者根据参考设计也画了一个原理图和PCB:

dc dc降压电路(DC-DC降压电路)

MP2307典型应用

PCB布线需要考虑通过电流的大小,MP2307最大支持3A,大电流的地方适当加粗布线,另外注意FB管脚需要末端反馈。

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PCB

Altium的PCB 3D视图下还是很美的,有木有。

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PCB 3D视图

电压输出值的计算比较简单Vout=0.925x(R1+R2)/r2。R2可以设定高达100k,但是我们一般都用典型值10k,下面列出常用输出电压的R1,R2配置。

dc dc降压电路(DC-DC降压电路)

R1,R2配置

另外,分享一个增加电源转换效率的技巧。通过在BS和输出之间增加一个自举二极管的方式可以提高效率。但是有适用的条件,满足1.输出电压是5V或3.3V并且占空比大于65%,即输出电压/输入电压要大于65%,可以适用。

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自举二极管应用

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