摘要：MIC2183是MICREL公司生產(chǎn)的高頻PWM同步跳躍式控制集成電路。它的輸入電壓范圍寬達(dá)2.9～14V，并具有振蕩器輸出功能。其PWM控制方案可以在很寬的負(fù)載范圍內(nèi)達(dá)到90%以上的效率，可廣泛用于需要將3.3V電壓變換成2.5V、1.8V或者1.5V的應(yīng)用系統(tǒng)以及直流電源配置、無線式調(diào)制解調(diào)器、ADSL在線卡、一到兩節(jié)鋰離子電池的供電系統(tǒng)和衛(wèi)星電話等系統(tǒng)中。文中介紹了MIC2183的主要特點(diǎn)、引腳功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，給出了它的典型應(yīng)用電路和外圍元件的選擇原則。

關(guān)鍵詞：低壓同步 PWM控制 電壓變換 MIC2183

1 概述

MIC2183是MICREL公司生產(chǎn)的一種高頻PWM同步跳躍式控制集成電路。它的輸入電壓范圍寬達(dá)2.9～14V，可用在1～2節(jié)鋰離子電池供電的應(yīng)用系統(tǒng)中設(shè)置電壓的步長(zhǎng)，而且，其效果可以和固定的3.3V、5V和12V電壓系統(tǒng)相比美。

利用MIC2183的PWM控制方案可以在很寬的負(fù)載范圍內(nèi)達(dá)到90%以上的效率。其操作頻率可以由連接在FREQ/2和VDD之間的自舉電路來提供，從而可使用戶設(shè)計(jì)的線路板的布局達(dá)到最優(yōu)。同時(shí)也可使MIC2183的外部同步頻率實(shí)際達(dá)到400kHz。

MIC2183的另一個(gè)重要特性是具有振蕩器輸出功能，它具一個(gè)可以低壓應(yīng)用系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單充電泵功能的FreqOut輸出引腳，該充電泵輸出可以由VINP引腳拉入門驅(qū)動(dòng)電源電路。這一特性能夠增強(qiáng)門電路的驅(qū)動(dòng)能力，從而可以在較低的輸入電壓下獲得更高的效率。MICREL公司還為MIC2183設(shè)計(jì)有低功耗關(guān)斷休眠模式，在關(guān)斷模式時(shí)，MIC2183的消耗電流只有1μA。同時(shí)，該器件還具有可編程欠壓封鎖功能，可在小型便攜式應(yīng)用系統(tǒng)中很好地實(shí)現(xiàn)匹配。

MIC2183采用16腳SOP封裝形式，它可以在-40℃～+85℃的環(huán)境工作溫度范圍內(nèi)正常工作，其結(jié)溫范圍為-40～+125℃。另外，它還具有如下主要特性：

●輸入電壓范圍寬達(dá)2.9～14V；

●效率大于90%；

●具有400kHz的振蕩頻率；

●可用兩個(gè)引腳對(duì)頻率進(jìn)行隔離；

●可將頻率同步到600kHz；

●具有可在低壓系統(tǒng)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單充電泵功能的FreqOut振蕩輸出引腳；

●可用于低壓系統(tǒng)；

●具前端隔離特性；

●輸出驅(qū)動(dòng)典型阻抗為5Ω；

●具有軟起動(dòng)功能；

●可進(jìn)行PWM電流模式控制；

●關(guān)斷模式時(shí)的電流消耗僅為1μA；

●采用循環(huán)式限流模式；

●具有頻率反饋式短路保護(hù)功能；

●可以調(diào)整負(fù)載輸出電壓。

MIC2183低壓PWM控制集成電路以其諸多優(yōu)點(diǎn)可廣泛應(yīng)用于需要將3.3V電壓變換成2.5V、1.8V或者1.5V的應(yīng)用系統(tǒng)之中，同時(shí)，它也可廣泛應(yīng)用于直流電源配置、無線式調(diào)制解調(diào)器、ADSL在線卡、一到兩節(jié)鋰離子電池的供電系統(tǒng)以及衛(wèi)星電話等系統(tǒng)中。

2 功能和參數(shù)

2.1 引腳功能

MIC2183的引腳排列如圖1所示。各引腳的功能說明見表1所列。

表1 MIC2183的引腳功能

2.2 主要參數(shù)

MIC2183是一個(gè)輸入電壓很寬的PWM控制器，其輸入電壓范圍寬達(dá)2.9～14V，輸出電壓范圍為1.3V～12V。下面是MIC2183的主要極限參數(shù)：

●最高電源電壓（VINA，VINP）：15V；

●數(shù)字電源電壓（VDD）：7V；

●COMP腳、反饋腳和使能腳電壓：-0.3V～3V；

●電流檢測(cè)電壓：-0.3V～+1V；

●SYNC和FREQ/2腳電壓：-0.3V～+7V；

●最大功耗：400mW；

●儲(chǔ)存溫度：-65℃～+150℃。

3 結(jié)構(gòu)原理

MIC2183是一個(gè)BiCMOS開關(guān)模式同步轉(zhuǎn)換控制器。它和一個(gè)N溝道MOSFET和一個(gè)P溝道MOSFET一起可以構(gòu)成一個(gè)控制電路，利用該電路可以對(duì)變換操作進(jìn)行100%的占空比控制，而不需要再增加高邊驅(qū)動(dòng)電路。MIC2183的電流模式控制可以用來完成電路瞬變紋波和負(fù)載的調(diào)整。當(dāng)電路工作在50%的占空比時(shí)，器件內(nèi)部的斜坡矯正電路可以為電路提供斜坡補(bǔ)償。MIC2183的效率非常高，可用于高效DC-DC的轉(zhuǎn)換應(yīng)用方面。圖2是MIC2183同步轉(zhuǎn)換控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖。

4 應(yīng)用

MIC2183的典型應(yīng)用電路連接圖如圖3所示。在開關(guān)周期的開始時(shí)，OUTP引腳為低電平，高邊P溝道MOSFET管Q1（Si9803DY）被打開，電流通過電流檢測(cè)電阻RSENSE、Q1和電感L1從輸入流向輸出。電路中的L1的主要作用是避免電路電流迅速增大而出現(xiàn)瞬變。電流檢測(cè)電阻上電壓降的大小將影響MIC2183內(nèi)部斜坡補(bǔ)償電路穩(wěn)定性。因?yàn)樵撔盘?hào)將用來和MIC2183內(nèi)部差分放大器的輸出進(jìn)行比較。當(dāng)該電流信號(hào)等于差分電壓信號(hào)時(shí)，電路中的P溝道MOSFET將被關(guān)斷。此時(shí)電感電流將從D1二極管中流過，直到電路中的N溝道MOSFET導(dǎo)通而使電路同步為止。由于低邊MOSFET上的壓降低于二極管上的壓降，因而改善了同步轉(zhuǎn)換控制器的效率。在開關(guān)周期結(jié)束時(shí)，同步MOSFET被關(guān)斷，電路進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)工作周期。

圖3中，MIC2183除了用于同步以外，還起著驅(qū)動(dòng)高邊P溝道MOSFET和低邊N溝道MOSFET的作用。設(shè)計(jì)時(shí)，將高邊P溝道MOSFET的源極連接到電路的電源輸入端。OUTP端鈄該P(yáng)溝道MOSFET的門極拉為低電壓時(shí)，MOSFET導(dǎo)通。使用P溝道MOSFET的目的主要是它不需要象N溝道MOSFET那樣需要在電路中增加自舉電路來將其門極電壓推至比電路的輸入電壓更高的水平。

將VINP引腳連接到電源端可以為MIC2183的兩個(gè)門驅(qū)動(dòng)引腳OUTA和OUTB提供驅(qū)動(dòng)電壓。因此，通常在設(shè)計(jì)時(shí)把VINP引腳接到電路的電源上，并與CSH引腳接在同一電位上。

在用于轉(zhuǎn)換補(bǔ)償拓?fù)鋾r(shí)，通常應(yīng)選擇VGS電壓比輸入電壓更低的P溝道MOSFET。因?yàn)檫^高的門電壓將減緩MOSFET的開關(guān)時(shí)間，從而使MIC2183的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換能力受到限制。而過長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間又將引起MOSFET上功耗的增加，進(jìn)而增加整個(gè)電路的功率消耗。因此，電路中的MOSFET應(yīng)該能夠在兩個(gè)MOSFET無交越時(shí)完全充分地開和關(guān)。其功耗PGATE-DRIVE的計(jì)算公式如下：PGATE-DRIVE=QGATEVINPFs

式中Q：GATE為電路中P溝道和N溝道MOSFET的總門電荷，F(xiàn)s為開關(guān)頻率，VINP為加在VINP引腳上的驅(qū)動(dòng)電壓。另外，圖3中的兩個(gè)電阻R1和R2的作用是調(diào)整輸出電壓VOUT。其關(guān)系式如下：

VOUT=VREF=[(R1/R2)]

對(duì)于MIC2183來說，VREF的典型值為1.245V。而對(duì)于電阻來說，相對(duì)較低的R1的值可以減少來自于FB端的噪聲，但如果R1太小，無疑又將降低電源的工作效率，這一點(diǎn)對(duì)于低輸出負(fù)載的應(yīng)用場(chǎng)合尤其明顯。因此，通常推薦的R1的取值為10kΩ左右。R1確定之后，便可利用上式來確定R2的值。