高頻率、高輸入DC/DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)實(shí)例

　　瞬態(tài)響應(yīng)是電源性能級(jí)別的一個(gè)較好指標(biāo)。我們利用每種電源的波特圖來(lái)表明高開(kāi)關(guān)頻率的對(duì)比情況(參見(jiàn)圖3)。如圖所示，每個(gè)電源的相位裕度在45°和55°之間，其表明瞬態(tài)響應(yīng)得到較好的抑制。交叉頻率約為開(kāi)關(guān)頻率的1/8。使用快速開(kāi)關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)確保電源IC誤差放大器具有足夠的帶寬來(lái)支持高交叉頻率。TPS54160誤差放大器的單位增益頻寬一般為2.7 MHz。表5顯示了實(shí)際瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間以及電壓峰值過(guò)沖的相關(guān)值。開(kāi)關(guān)頻率越高，過(guò)沖值便越是更低，原因是更寬的帶寬。

　　表 5 瞬態(tài)響應(yīng)

　　表 6 小占空比時(shí)抖動(dòng)與“導(dǎo)通”時(shí)間之比

　　抖動(dòng)考慮

　　高轉(zhuǎn)換比和更高頻率時(shí)，會(huì)存在噪聲問(wèn)題。當(dāng)選擇某個(gè)高開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮抖動(dòng)和DC/DC轉(zhuǎn)換器的最小“導(dǎo)通”時(shí)間。當(dāng)占空比較小時(shí)，抖動(dòng)噪聲便為開(kāi)關(guān)脈沖的更大百分比。表6顯示了48-V到5-V轉(zhuǎn)換比時(shí)，抖動(dòng)與“導(dǎo)通”時(shí)間之比。我們假設(shè)，在該相位節(jié)點(diǎn)上存在0.5-V二極管壓降和20-ns抖動(dòng)。

　　結(jié)論

　　設(shè)計(jì)高頻開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器時(shí)，存在許多折中考慮。本文介紹的一些優(yōu)點(diǎn)包括更小的尺寸、更快的瞬態(tài)響應(yīng)，以及更小的電壓過(guò)沖/欠沖。獲得這些優(yōu)點(diǎn)的代價(jià)是效率低和散熱多。但是，在挑戰(zhàn)性能極限的過(guò)程中同樣也存在許多陷阱，例如：脈沖跳躍和噪聲問(wèn)題。在為高頻應(yīng)用選擇一種寬輸入電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器以前，我們應(yīng)該首先查看制造廠商提供的數(shù)據(jù)表，以了解一些重要的規(guī)范，例如：最小“導(dǎo)通”時(shí)間、誤差放大器的增益帶寬、FET電阻以及FET開(kāi)關(guān)損耗。在這些規(guī)范下運(yùn)行良好的IC價(jià)格昂貴，但卻對(duì)得起它的價(jià)格;在設(shè)計(jì)人員擔(dān)心如何處理某個(gè)棘手的設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)，其更加易于使用。