DC/DC转换器XC9235/XC9236/XC9237的低纹波设计事例(3/5)

限定电流PFM工作

限定电流PFM的特长

这种IC为了容易地对应小型便携式仪器使用的LSI低电压工作状态和低纹波的要求,在PFM工作中采用了限定电流的PFM 控制。限定电流PFM控制是当流过线圈的电流达到一定值(180mA)时,开关成切断状态的控制方式。占空比固定型的PFM情况下,对应于当输入输出电压差增大时,出现由于开关影响流过线圈电流增大,并且纹波也增大的现象。限定电流PFM具有当输入输出电压差增大时,减少导通时间使流过线圈的电流减少,图7所示纹波也变小的特长。

图7 由输入输出电压差带来的线圈电流和纹波

Output voltage: 1.8 V, output current: 30 mA
Peak coil current is about 180mA due to current limit PFM control. The larger the input/output voltage, the finer the switching, and ripple decreases.

LSI的工作电压从1.8V向更低的1.5V或1.2V过渡中,对电源均匀性、精度和低纹波将有更严格的要求。

最大导通时间的限制

此外,已决定了PFM时最大的导通时间。当输入电压接近输出电压,输入输出电压差非常小时,即使由于开关动作成导通状态、电流流过线圈,也难得达到180mA时,限定最大导通时间(频率的2倍)可以使开关暂时成切断状态,限制其不连续的过剩导通状态。

【专题】纹波噪声和尖峰噪声

DC/DC转换器产生的噪声大致分为纹波噪声和尖峰噪声。

纹波噪声

纹波噪声是当开关动作引起的线圈电流、储存在线圈中的电流能量释放到负载电容(CL)时,电容的ESR(串联等价电阻)和直流电流中产生的噪声,根据电容的种类有很大差异。使用ESR成分多的钽电容及铝电解电容时噪声增大,使用陶瓷电容等低ESR电容时则较小,成正弦波式的纹波波形。(参照图8)

图8 随电容种类不同纹波波形的差异

Ceramic capacitor 10µF

Tantalum capacitor 47µF

OS capacitor 22µF

Input voltage: 3.6 V, Output voltage: 1.8 V, Output current: 30 mA
The ripple voltage varies widely even though the coil voltage is the same. Follow ripple,alow-ESR capacitor must be used.

尖峰噪声(高频率噪声)的测定技术

尖峰噪声是随当开关动作转换的时机产生的高频噪声,其原因主要在于驱动晶体管陡峭地启动或停止时而产生的。当需要观测尖峰噪声时,必须注意测定方法。根据测定用布线的处理方法,有可能不能正确地测定。特别需要注意的是探头附近的接地处理。为了不让探针收集噪声而实施取消探针接地等处理,必须把探针端子以最短距离直接与引脚接触。

此外,常见的失败中,有在测定器的高频过滤器开关成导通状态时进行测定的事例。DC/DC转换器的尖峰噪声为20~50MHz的高频噪声。当然,在高频过滤器成导通状态时是测定不出的。(参照图9)

图9 电压尖峰

Spike noise
Occurs due to the switching timing. Hign frequency of several tens of MHz, amplitude of several hundreds of mV.

应用于能改变输出电压工作的电路

在为此IC准备的选择用FB端子上再增加一只电阻,连接DA转换器或N沟道开漏,可以构成如图10所示的输出电压可变电路。

图10 使用DAC的输出电压可变电路

这是一种对应于微机等的工作状态能方便地调整电压的方法。把FB端子电压(VFB)设定为在0.8V反馈的状态。使用DAC时的输出电压由VOUT=(VFB-VDAC)(RFB1/RFB2)+VFB
来决定。图1说明VOUT和VDAC的关系。

图1 设定DAC电压和输出电压

Variable output voltage graph

在图11中插入了方形波和正弦波用来评价对应于DAC输出的VOUT电压的追随性。

图11 随DAC电压改变的输出电压的追随性1(方形波、正弦波)

如输出电压有2个数值,则能方便地使用N沟道开漏。(参照图12)
N沟道开漏导通时,VOUT=0.8V×(RFB1+RFB2)/RFB2
N沟道开漏切断时,VOUT=0.8V×(RFB1+RFB2+RFB3)/(RFB2+RFB3)

图12 使用N 沟道开漏的2值转换电路

本文介绍的产品

XC9235

降压型DC/DC转换器。驱动晶体管内置。同步整流。PWM固定控制。最大输出电流600mA。

降压型DC/DC转换器。驱动晶体管内置。同步整流。PWM固定控制。最大输出电流600mA。

XC9236

降压型DC/DC转换器。驱动晶体管内置。同步整流。PWM/PFM自动切换。最大输出电流600mA。

降压型DC/DC转换器。驱动晶体管内置。同步整流。PWM/PFM自动切换。最大输出电流600mA。

XC9237

降压型DC/DC转换器。驱动晶体管内置。同步整流。PWM/PFM外部切换。最大输出电流600mA。

降压型DC/DC转换器。驱动晶体管内置。同步整流。PWM/PFM外部切换。最大输出电流600mA。

Close