基于控制器LM2727的高速同步降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)

摘要：LM2727是一種低輸出電壓N溝道MOSFET高速同步降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器控制器，它可以從2.2V~16V的輸入得到0.7A~20A、低至0.6V的輸出和95%的效率。文中介紹了LM2727的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及其組成的降壓穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：LM2727 同步降壓 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器 設(shè)計(jì)

1、引言

LM2727是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體（NS）公司為應(yīng)用于有線(xiàn)調(diào)制解調(diào)器、機(jī)頂盒/家庭網(wǎng)關(guān)、DDR內(nèi)核電源和高效率分布式電源而設(shè)計(jì)的一種N溝道功率MOSFET同步降壓高速開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓器控制IC。LM2727輸入電壓范圍為2.2~16V，輸出電壓可調(diào)低到0.6V，負(fù)載電流從0.7A到20A，效率高達(dá)95%，開(kāi)關(guān)頻率利用單個(gè)電阻在50kHz~2MHz范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)，并且提供電流限制、輸出欠電壓和過(guò)電壓保護(hù)及電源好（Power Good, PG）標(biāo)志。

2、LM2727的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)

LM2727芯片集成了振蕩器、PWM比較器、反饋誤差放大器、同步驅(qū)動(dòng)邏輯、MOSFET高/低端柵極驅(qū)動(dòng)器及電流限制、軟啟動(dòng)、輸入欠壓鎖定（UVLO）、輸出欠電壓與過(guò)電壓保護(hù)（UVP/OVP）及電源好標(biāo)志等電路，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

LM2727采用14引腳塑料TSSOP封裝，引腳排列如圖2所示。

LM2727各引腳功能見(jiàn)表1。

表1 LM2727引腳功能

LM2727的主要特點(diǎn)是：（1）輸出電壓可由電阻分壓器設(shè)置，最低可調(diào)至0.6V；（2）電流限制無(wú)需傳感電阻；（3）開(kāi)關(guān)頻率、軟啟動(dòng)時(shí)間、電流限制電平等可編程；（4）提供輸出UVP/OVP鎖斷、電源好標(biāo)志和IC邏輯關(guān)閉，當(dāng)輸出電壓降至正常值70%以下或高于118%時(shí)，IC則鎖斷。

3、基于LM2727的DC-DC降壓穩(wěn)壓器原理與設(shè)計(jì)

由控制器LM2727的DC-DC開(kāi)關(guān)型降壓穩(wěn)壓器電路如圖3所示。該電源電路的技術(shù)要求是：

輸入電壓Vin=5V；

輸出電壓Vo=1.2V；

輸出電流Io=10A；

開(kāi)關(guān)頻率fsw=300kHz；

效率η=85%。

根據(jù)這些性能要求，設(shè)計(jì)程序和方法如下所述。

3.1 輸入電容器選擇

輸入電容器Cin1,2用作抑制輸入電流紋波。輸入有效值電流紋波Irms-rip由輸出電流Io和開(kāi)關(guān)占空比D確定，計(jì)算公式為