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          MAX8529及xDSL調(diào)制解調(diào)器中的1.5MHz雙路降壓型

          作者: 時(shí)間:2017-10-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          1 概述

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201710/368680.htm

          MAX8529是美國Maxim公司推出的一款新型1.5MHz降壓型控制器,該芯片中的兩個(gè)獨(dú)立調(diào)節(jié)器是以180°C異相操作的,從而降低了輸入濾波要求,減小了EMI,改善了效率,同時(shí)也有效降低了元件的損耗,節(jié)省了電路板的空間。另外,該芯片還具有低損耗、體積小的優(yōu)點(diǎn),而且在DSL頻段的輸出噪聲很低。MAX8529主要應(yīng)用在xDSL調(diào)制解調(diào)器、寬帶路由器、DSP、ASIC及FPGA電源等方面。

          MAX8529利用MOSFET低側(cè)的電阻作為電流感應(yīng)器件,從而省去了電流感應(yīng)電阻,這使得DC-DC結(jié)構(gòu)在輸出過載或輸出短路時(shí)免受損壞。在短路期間,可通過調(diào)整反饋電流門限來減小功率損耗。由于MAX8529內(nèi)含一個(gè)上電復(fù)位輸出,因而可在兩個(gè)輸出達(dá)到調(diào)整門限時(shí)給系統(tǒng)發(fā)出復(fù)位信號(hào)。MAX8529的主要特點(diǎn)如下:

          ●在DSL頻段工作時(shí),輸出噪聲很低;

          ●可使用陶瓷電容工作為輸入/輸出電容;

          ●能夠同時(shí)進(jìn)行降壓操作或升壓/降壓操作;

          ●具有四個(gè)輸出以及90℃相位輸出(用兩個(gè)MAX8529);

          ●具有反饋電流限制功能;

          ●輸入電壓為4.75V~23V;

          ●輸出電壓為0V~18V(達(dá)到6A);

          ●效率大于90%;

          ●采用固定頻率進(jìn)行PWM操作;

          ●具有600kHz~1.5MHz的可調(diào)整開關(guān)頻率;

          ●具有外部SYNC輸入;

          ●帶有主/輔電路同步的時(shí)鐘輸出;

          ●具有軟啟動(dòng)及軟停機(jī)功能;

          ●RST輸出的延遲最小量為140ms;

          ●具有無損耗電流限制(無感應(yīng)電阻)功能;

          ●采用24-QSOP封裝;

          ●操作溫度為-40~+85℃(MAX8529EEG)。

          圖1

          2 MAX8529的內(nèi)部功能及引腳說明

          2.1 MAX8529的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

          MAX8529的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,它由PWM比較器、斜坡調(diào)節(jié)器、振蕩器、5V線性調(diào)節(jié)器、軟啟動(dòng)DAC及欠壓鎖定等部分組成。該控制器可從4.75V~23V的輸入中得到兩個(gè)輸出,且每一個(gè)輸出都可在1V~18V范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。利用同步180°C異相輸出操作可減小輸入電壓紋波和總RMS輸入電流紋波??捎靡粋€(gè)外部電阻來調(diào)節(jié)開關(guān)頻率(600k~1.5MHz)。若要實(shí)現(xiàn)二選一,控制器可以和另一個(gè)MAX8529產(chǎn)生的外部時(shí)鐘或一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘同步。一個(gè)MAX8529能夠產(chǎn)生一個(gè)同相或90℃相位差的輸出,由于同步時(shí)鐘信號(hào)一般可由另一個(gè)控制器提供,因此,兩個(gè)控制器可以兩相交替操作,也可以四相(每一相移相90℃)操作。另外,該裝置還具有軟啟動(dòng)和軟停機(jī)功能。

          MAX8529降壓型變換器可為每一相輸出提供一個(gè)PWM電壓模式控制(如圖1),由于它既可以通過內(nèi)部振蕩器分頻,也可以由外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)SYNC輸入而產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào),因此,每一個(gè)控制器的開關(guān)頻率等于振蕩頻率的一半(fSW=fOSC/2)。此外,內(nèi)部跨導(dǎo)誤差放大器可在COMP端產(chǎn)生完整的誤差電壓,也可以提供高精度的DC輸出。可用PWM比較器和斜坡發(fā)生器在COMP端確定占空比。在每一個(gè)時(shí)鐘的上升沿,REG1的高側(cè)MOSFET接通,并保持該狀態(tài),直到達(dá)到適當(dāng)?shù)恼伎毡然蜃畲笳伎毡取6诙€(gè)高側(cè)MOSFET(REG2)則在時(shí)鐘的下降沿接通。在每一個(gè)高側(cè)MOSFET接通期間,相應(yīng)的感應(yīng)電流斜坡上升。

          在開關(guān)周期的第二半周,高側(cè)MOSFET關(guān)閉,低側(cè)MOSFET接通,感應(yīng)電流斜坡下降,能量釋放并提供輸出電流。在過載情況下,當(dāng)感應(yīng)電流超出選擇的谷電流門限時(shí),在相應(yīng)的時(shí)鐘邊沿,高側(cè)MOSFET仍不導(dǎo)通,而低側(cè)MOSFET則保持導(dǎo)通以使感應(yīng)電流繼續(xù)下降。

          2.2 MAX8529引腳說明

          MAX8529的引腳排列如圖2所示,各引腳的功能如下:

          1,12腳(COMP2,COMP1):分別為調(diào)節(jié)器2、1的補(bǔ)償端;

          2,11腳(FB2,FB1):分別是調(diào)節(jié)器2、1的反饋輸入端,這兩個(gè)引腳分別接在REG2、REG1到GND之間的一個(gè)電阻分配器上,可用于調(diào)節(jié)輸出電壓(1V~18V)。

          3,10腳(ILIM2,ILIM1):分別是調(diào)節(jié)器2、1的限流調(diào)節(jié)端。若分別連接ILIM2、ILIM1至VL,那么,PGND-LX2、PGND-LX1的限流門限默認(rèn)值為100mA。分別在ILIM2、ILIM1端到GND之間連接一個(gè)電阻RILIM2和RILIM1,則可將REG2、REG1的限流門限VITH2和VITH1調(diào)至50mV(RILIM2=100kΩ)至 300mV(RILIM2=600kΩ)。

          4腳(OSC):振蕩輸入端。由于控制器通過振蕩器分頻來產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào),因此開關(guān)頻率等于同步頻率的一半(fSW=fOSC/2)。在OSC至GND之間連接一個(gè)電阻ROSC,可以產(chǎn)生600kHz?ROSC=10kΩ?~1500kHz?ROSC=4kΩ?的開關(guān)頻率。當(dāng)連接一個(gè)外部時(shí)鐘至SYNC時(shí),控制器仍要求有ROSC,而且選擇ROSC應(yīng)滿足SYNC一半的輸入。

          5腳(V+):輸入電源電壓(4.75V~23V)。

          6腳(REF):2V參考輸出。使用時(shí)應(yīng)通過一個(gè)0.22μF或更大的陶瓷電容連接到GND。

          7腳(GND):模擬地。

          8腳(CKO):時(shí)鐘輸出,用于外部2相或4相同步時(shí)鐘輸出。

          9腳(SYNC):同步或可選時(shí)鐘輸入。SYNC有三種操作模式,連接SYNC到一個(gè)1200kHz~2800kHz的時(shí)鐘可以進(jìn)行外部同步;連接SYNC到GND可以作為一個(gè)主控制器的2相操作;連接SYNC到VL則可作為一個(gè)主控制器的4相操作。

          圖3

          13腳(RST):上電復(fù)位端。當(dāng)兩個(gè)輸出電壓低于調(diào)節(jié)點(diǎn)10%以上時(shí), RST為低電位。當(dāng)系統(tǒng)完成軟啟動(dòng)后,兩個(gè)輸出電壓超出正常輸出電壓(VFB—>0.9V)的90%,那么,系統(tǒng)將在一個(gè)140ms延遲以后把RST變?yōu)楦咦锠顟B(tài),并在兩個(gè)輸出保持穩(wěn)定時(shí)維持高阻狀態(tài)。在RST與邏輯輸入之間連接一個(gè)電阻可以產(chǎn)生邏輯電平。

          14,23腳(DH1,DH2):分別是調(diào)節(jié)器1/2的高側(cè)柵驅(qū)動(dòng)器輸出端,DH1一般在LX1與BST1之間變動(dòng),而DH2則通常在LX2和BST2之間變化。

          15,22腳(LX1,LX2):分別是調(diào)節(jié)器1/2外部感應(yīng)器的連接端,可以將LX1/LX2分別連接到感應(yīng)器的開關(guān)端,以便使LX1、LX2作為較低的輸入源來驅(qū)動(dòng)DH1、DH2高側(cè)柵驅(qū)動(dòng)器。

          16,21腳(BST1,BST2):分別是調(diào)節(jié)器1/2的升壓快速電容連接端,設(shè)計(jì)時(shí),在BST1至LX1端和BST2至LX2端應(yīng)分別連接一個(gè)外部陶瓷電容。

          17,20腳(DL1,DL2):分別是調(diào)節(jié)器1/2低側(cè)柵驅(qū)動(dòng)器輸出端,DL1、DL2的輸出電壓一般在PGND與VL之間變動(dòng)。

          18腳(PGND):電源地。

          19腳(VL):內(nèi)部5V線性調(diào)節(jié)器輸出端。

          24腳(EN):高電平使能端。當(dāng)該端為邏輯低電平時(shí),電路中的兩個(gè)控制器將被關(guān)閉。而當(dāng)該端連接至VL時(shí),操作則將一直保持。

          圖4

          3 MAX8529的應(yīng)用電路

          MAX8529的應(yīng)用電路如圖3所示。MAX8529的所有功能的能源都來自于低衰落5V調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器最大輸入電壓(V+)為23V,輸出(VL)到PGND之間應(yīng)接一個(gè)4.7μF的陶瓷電容。由于VL衰落電壓標(biāo)稱值為500mV,因此,當(dāng)V+值大于5.5V時(shí),VL為5V。而當(dāng)VL低于4.5V時(shí),欠壓鎖定電路將鎖定兩個(gè)調(diào)節(jié)器。VL線性調(diào)節(jié)器能夠輸出50mA以上的電流給IC,以激勵(lì)低側(cè)柵驅(qū)動(dòng)器為外部升壓電容充電以及供應(yīng)小的外部負(fù)載。

          高側(cè)開關(guān)管的柵驅(qū)動(dòng)電壓是由快速電容升壓電路提供的(請參見圖3所示電路)。在啟動(dòng)后,電容將充電到5V,在第二半周期,低側(cè)MOSFET關(guān)閉,并關(guān)閉BST—與DH—的一個(gè)內(nèi)部開關(guān),同時(shí)接通高側(cè)MOSFET管。

          SYNC有兩個(gè)功能:一個(gè)是同步從控制器選擇的時(shí)鐘輸出(CKO);另一個(gè)是使時(shí)鐘輸入與MAX8529的外部時(shí)鐘信號(hào)保持同步。因此,MAX8529具有主、從控制器兩種功能。CKO的作用是提供一個(gè)同步的時(shí)鐘信號(hào)來作為MAX8529的開關(guān)頻率,它可以與控制器的同步信號(hào)保持同相(SYNC=GND)?也可以有90℃相位(SYNC=VL)。MAX8529可以提供的三種控制模式如下:

          第一,當(dāng)SYNC接GND時(shí),CKO的輸出頻率與REG1的開關(guān)頻率(fCKO=fDH1)相等,而且兩個(gè)信號(hào)同相,這時(shí),如果該信號(hào)和從控制器同步,則可提供2相操作。

          第二,當(dāng)SYNC接VL時(shí),CKO的輸出頻率等于REG1開關(guān)頻率的兩倍(fCKO=2fDH1),此時(shí)兩信號(hào)相位相差90℃,這樣,系統(tǒng)信號(hào)在和從控制器同步時(shí),就可提供4相操作。

          第三在由外部振蕩器驅(qū)動(dòng)SYNC時(shí),可見SYNC輸入信號(hào)進(jìn)行2分頻來產(chǎn)生控制器的時(shí)鐘(fSW=fSYNC/2),此時(shí),REG1的周期變換將在內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的上升沿進(jìn)行, fCKO=fDH1,且同相。但這時(shí)仍需要ROSC,而此時(shí)的內(nèi)部振蕩頻率為同步頻率的一半(fOSC=fSYNC/2)。

          4 結(jié)束語

          由于MAX8529內(nèi)部的兩個(gè)獨(dú)立調(diào)節(jié)器采用了同步的180℃異相操作輸出,因而和傳統(tǒng)的同相輸出相比,它對輸入濾波的要求降低了,EMI減小了,同時(shí)效率也大大提高了,另外還降低了元件的損耗,節(jié)省了電路板空間。尤其在DSL頻段,其輸出噪聲很低,故在xDSL調(diào)制解調(diào)器、寬帶路由器、DSP、ASIC及FPGA電源等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。



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