適用于汽車無(wú)線電系統(tǒng)AM和FM波段的低噪聲開(kāi)關(guān)電源

電感選擇

升壓調(diào)節(jié)器的最小輸出電流約束電感值的選擇。為確保調(diào)節(jié)器IC1總是工作在連續(xù)模式，最小電感值為：

(式27)

該設(shè)計(jì)中，最差條件為VIN處于其最大值(11.67V)時(shí)，對(duì)應(yīng)占空比為37%。

當(dāng)8V節(jié)點(diǎn)的最小電流為1A，降壓轉(zhuǎn)換器IC2的效率為90%時(shí)，降壓調(diào)節(jié)器的最小輸出功率變?yōu)?.44W。該功率對(duì)應(yīng)于538mA最小輸出電流IOUTA(MIN)，由升壓調(diào)節(jié)器源出。綜合考慮這些情況，解式27，最小電感值為1.32μH。對(duì)于本設(shè)計(jì)，為L(zhǎng)1選擇2.2μH電感。

電流檢測(cè)

當(dāng)檢測(cè)電阻上的電壓達(dá)到典型值305mV時(shí)，觸發(fā)IC1的限流。所以，為正確選擇該電阻，必須計(jì)算升壓電感中的峰值電流：

(式28)

輸入電壓為其最小值時(shí)，達(dá)到峰值。本例中為5V，最大占空比為68%。如在式26中的計(jì)算，升壓輸出電壓(OUTA引腳)為15.32V，要求1.46A的IOUTA電流，以為IC2提供必要功率。最差情況下，電感峰值電流為4.95A。為保留合適裕量，將檢測(cè)電阻設(shè)計(jì)為在電感電流達(dá)到峰值時(shí)的壓降為200mV。

(式29)

所以，為R10選擇40M電阻。

實(shí)驗(yàn)室測(cè)試

冷啟動(dòng)測(cè)試

在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了冷啟動(dòng)測(cè)試。強(qiáng)制主電源電壓(IN)在10ms內(nèi)從12V降至7V。如圖1所示，當(dāng)IN電壓下降時(shí)，IC1開(kāi)始將OUTA電壓升高至17.5V。這允許IC2將OUTB電壓調(diào)節(jié)至8V。另一方面，當(dāng)輸入電壓返回至其工作值時(shí)，IC1停止工作，OUTA電壓下降至IN電壓，二極管D2和電感L1上有小量壓降。每次測(cè)試時(shí)，OUTB引腳上的輸出負(fù)載為2.5A。

圖1

圖2

圖3

圖2和圖3所示分別為放大的冷啟動(dòng)電壓下降和上升階段。

分析頻域

借助于示波器的嵌入式FFT工具，將冷啟動(dòng)期間IC2的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)LX_Buck引腳電壓的頻譜顯示于圖4 (IN電壓下降)和圖5 (IN電壓上升)。注意，頻譜包括2MHz頻率、相應(yīng)諧波，當(dāng)然還有直流分量。沒(méi)有低于2MHz的交流分量，從而防止AM波段的噪聲干擾。

對(duì)IC1的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)LX_Boost執(zhí)行相同的過(guò)程。圖6和圖7中的測(cè)試結(jié)果顯示有2MHz頻率、諧波、直流分量，消除了AM波段噪聲。

圖4

圖5

圖6

圖7

可選的設(shè)計(jì)改進(jìn)

為優(yōu)化效率，正常應(yīng)用條件下，如果升壓調(diào)節(jié)器IC1不工作，設(shè)計(jì)者可旁路肖特基二極管D2。主電源為正常值時(shí)，將一個(gè)n溝道MOSFET與D2并聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)這一目的。為降低電磁干擾(EMI)，減緩MOSFET柵極上的電壓沿并增加外部電阻(R8、R17、R18和R19)。這樣將增加功耗。為濾除IC1電流檢測(cè)波形中的尖峰脈沖，增加一個(gè)小RC濾波器(C6和R9)將非常有用。通過(guò)向R7電阻增加失調(diào)，也可降低IC1的限流門(mén)限。這將降低檢測(cè)電阻R10上的功耗。