適用于汽車無線電系統AM和FM波段的低噪聲開關電源
電感選擇
升壓調節(jié)器的最小輸出電流約束電感值的選擇。為確保調節(jié)器IC1總是工作在連續(xù)模式,最小電感值為:
(式27)
該設計中,最差條件為VIN處于其最大值(11.67V)時,對應占空比為37%。
當8V節(jié)點的最小電流為1A,降壓轉換器IC2的效率為90%時,降壓調節(jié)器的最小輸出功率變?yōu)?.44W。該功率對應于538mA最小輸出電流IOUTA(MIN),由升壓調節(jié)器源出。綜合考慮這些情況,解式27,最小電感值為1.32μH。對于本設計,為L1選擇2.2μH電感。
電流檢測
當檢測電阻上的電壓達到典型值305mV時,觸發(fā)IC1的限流。所以,為正確選擇該電阻,必須計算升壓電感中的峰值電流:
(式28)
輸入電壓為其最小值時,達到峰值。本例中為5V,最大占空比為68%。如在式26中的計算,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,將檢測電阻設計為在電感電流達到峰值時的壓降為200mV。
(式29)
所以,為R10選擇40M電阻。
實驗室測試
冷啟動測試
在實驗室進行了冷啟動測試。強制主電源電壓(IN)在10ms內從12V降至7V。如圖1所示,當IN電壓下降時,IC1開始將OUTA電壓升高至17.5V。這允許IC2將OUTB電壓調節(jié)至8V。另一方面,當輸入電壓返回至其工作值時,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。每次測試時,OUTB引腳上的輸出負載為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,將冷啟動期間IC2的開關節(jié)點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、相應諧波,當然還有直流分量。沒有低于2MHz的交流分量,從而防止AM波段的噪聲干擾。
對IC1的開關節(jié)點LX_Boost執(zhí)行相同的過程。圖6和圖7中的測試結果顯示有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
可選的設計改進
為優(yōu)化效率,正常應用條件下,如果升壓調節(jié)器IC1不工作,設計者可旁路肖特基二極管D2。主電源為正常值時,將一個n溝道MOSFET與D2并聯,可以實現這一目的。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電流檢測波形中的尖峰脈沖,增加一個小RC濾波器(C6和R9)將非常有用。通過向R7電阻增加失調,也可降低IC1的限流門限。這將降低檢測電阻R10上的功耗。
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