第5代SIMPLE SWITCHER易电源稳压器系列技术概述

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评论 收藏 上传者:zhangjianee
欢迎收看美国国家半导体 第5代 SIMPLE SWITCHER 产品的这次网上讲座 大家好,我是 Ralf Regenhold 电源管理技术营销经理 我在欧洲的慕尼黑工作 我叫 Juergen Kuehnel 在慕尼黑市郊担任技术培训经理 本次讲座的议题是第5代 SIMPLE SWITCHER 我们将介绍 LM2267X 系列 包括 LM22680 我们将讨论所有选择 首先我们将重述第5代 SIMPLE SWITCHER 产品 并与第3代 SIMPLE SWITCHER 作比较 您将了解新的 TO263 THIN 封装 我们还将为您介绍 为基板上不同的开关排序的技术背景 在今天的讲座中 我们只介绍 LM2267X 和 LM22680 系列的 SIMPLE SWITCHER 稳压器 LM315X 同步开关控制器 和新的 WEBENCH Power Designer 在本网站上的另一场讲座中有介绍 第5代开关设计了最高5A的输出电流 输入电压最高为42V 要获得高达12A的输出电流 请使用我刚才在另一场讲座中讲解的 LM3150 系列 LM2267X 系列 SIMPLE SWITCHER 的 输入电压范围是4.5V到42V 比第3代的8V到40V宽得多 有了很大的改进 我们还增加了2A的版本 这里就是2A的版本 此外我们现在的初始准确率高得多 而且整体准确率达到1.5% 个体准确率达到2% 另外我们这个系列配备精确启动功能 我们随后将在本次讲座中讲解精确启动功能 如果不连接任何设备 这一器件的正常开关频率是500KHz 但您可以在200KHz到1MHz之间调节 或者你也可从外部进行频率同步 范围从500KHz到1MHz 通过调节电流限制 您可以将输出电流限制在特定值 比如你想选用一个3A的器件 但希望将电流限制在2.5A 这是能做到的 我们还有外部软启动功能 对于驱动2A、3A或5A等许多电流的器件很有用 产品配陶瓷电容,并且有2种封装 其中一种是 TO263-7 THIN 我们后面将详细解释 另一种是 PSOP-8 封装 标准封装拥有更好的热性能 所有这些器件都在2009年中 以 Q 级形式推出,值得汽车工程人员关注 现在我们看到了 SIMPLE SWITCHER 方块图 所有 SIMPLE SWITCHER 都需要一个输入电容 作为能量储存器来储存开关能量 这一能量将传送至输出电容 要调节电压,稳压器需要一个输出电压分压器 将实际输出电压送入空气放大器 该空气放大器将拿输出电压与内部参考值相比照 然后它经过一个确保了装置回路稳定性的3类补偿 进入 PWM 比较器 PWM 比较器由固定频率的振荡器提供信号 然后信号进入驱动功率 MOSFET 输出驱动器 这个装置内置了N沟道功率 MOSFET 由于它是 N 沟道 MOSFET 因此需要外部自举电容 电流经第2个较小功率 MOSFET 的感测电阻传送 这不用于回路,只是用于检测峰值电流 并在短路时限制峰值电流 现在我们来看这些器件的详细功能 Juergen 已经总体介绍了所有可用的功能 但并不是所有器件同时具备这些功能 例如这里我们看到的是0.5A的器件及其功能 其中 LM22674 只有精确启动引脚 而22671同时还有频率调节同步引脚和软启动功能 现在我们来看1A的 SIMPLE SWITCHER 它们拥有与0.5A开关一样的功能 例如 LM22675 只有精确的启动引脚 更精密的器件是 LM22672 它同时配备精确启动引脚 频率调节, 同步引脚和软启动功能 现在我们看到的是这个系列中 最新的2A SIMPLE SWITCHER 我们的编号用完了, 就叫它 LM22680 它配备精确启动引脚和频率调节引脚 支持同步化,同时还具备软启动功能 现在我们看到了3A的 SIMPLE SWITCHER 首先是 LM22676,它只配备精确启动引脚 然后我们来看 LM22670 它配备精确启动引脚还有频率调节或同步引脚 LM22673 是另一个选择 配备软启动功能,能通过外部电阻调节 同时也配备设置电流限值的额外引脚 最后是这个系列还剩下的 5A SIMPLE SWITCHER LM22678 只配备精确启动引脚 LM22677 除此之外 还配备频率调节和同步引脚 第3个器件22679 可选软启动或电流限值设置引脚 美国国家半导体为这些 第5代 SIMPLE SWITCHER 提供了许多工具 首先新的WEBENCH完全支持这些产品 其次我们有一个快速启动 excel 工具 可在本地 PC 上运行 评估板用于一般的实验室作业 针对参考设计,我们有 Gerber 文件 它们在电磁干扰噪声方面都实现了性能优化 实际上还有应用笔记 下方的列表说明了什么器件可用什么评估板 这是美国国家半导体 所有 SIMPLE SWITCHER 产品的总表 首先是最下面的第一代 SIMPLE SWITCHER 运行频率是52KHz 第2代产品的运行频率是150KHz 第3代达到了260KHz 第4代有点不同 因为其它几代使用电压模式 而这一代使用电流模式 这是我们的新一代产品 第5代 SIMPLE SWITCHER 大家能看到 第5代 SIMPLE SWITCHER 的器件编号与第3代相同 只是前面加了个2 因此以后22671将替代2671 以此类推 唯一增加的器件是22680 一个2A的版本 这是第3代 SIMPLE SWITCHER 中所没有的 更细的比较第3代和第5代的 SIMPLE SWITCHER 会发现 比如1A版本的 LM2675 现在可用 LM22675 替代 这些蓝色的缩写 比如 PE 表示这一器件现在配备精确启动功能 而此前2675版本只配备普通启动功能 区别就是普通启动功能中是一个逻辑引脚 而精确启动有一个比较器 这个比较器有特定的触发点有助于排序 我们将在后面解释 我们通过这张更技术化的总表 来比较第5代和第3代 SIMPLE SWITCHER 大家能看到第5代产品的输出电压范围从4.5V到42V 比第3代从8V到40V要宽广的多 往下大家看到500KHz标准版本可调节至1MHz 而第3代是固定的260KHz 第5代多了2A的版本,准确率也提高了 之前是正负3%现在降到了正负2.5% 另外还有刚才说过的精确启动功能 而且有了7引脚 TO263 THIN 的新封装 而之前是标准的7引脚 TO263 不是超薄型 好,我们来说说封装 新的封装是所说的 TO263 THIN 这种封装的重要优点是无卤无铅属环保型 这里概要列出了2者的差别 旧封装厚4.5mm 这是它的主要特点 右手边的新封装只有2mm厚 这是它的主要优点 旧封装在顶端还有另一条金属引脚 新的封装没有这条引脚 除此之外2种封装的引脚间距和宽度是相同的 这是基板上需要的焊盘图案 左手边是旧封装 大家看到它的形状有点不同,像个梯子 右手边的是新封装成方形的焊盘图案 但这并不表示新的封装无法焊到旧的版图上 这里左栏中,新封装焊到了旧版图上 也运行的很好 右手边是新封装 焊在新版图上确实更合适 但是不能将新封装焊到现存的旧版图上 如果您要对产品做小改 想要使用新的产品,同时又不改变基板布局 不想做一块新的印刷电路 就必须注意一点 总的来说新的 TO263 THIN 封装与旧的封装相比 具有几个优点 引脚间距、宽度和占用面积都相同 同时与旧的印刷电路板布局相和 焊放时可以用同样的操作装置 因此不需要新机械、不需要新设置 无卤无铅属于环保型封装 而最重要的是这种封装的湿度敏感等级达到了一级 这意味着当您折断一卷 然后只用一半想要恢复被折断的卷时 您不需要防潮包装 旧封装因为湿度敏感 级别是3级因此需要防潮包装 而且虽然人们并没有这样期望 但新封装在热性能上表现要更好 在这张小表中我们标明了 旧封装 TO263 在2W功率下 每W的热阻是23.6℃ 新封装在相同功率下的热阻值降到了22度 大约节约了5%,性能更好 现在我们来看一些应用实例, 排序 为何要对电源排序 我稍后会解释 然后我们将看看几个降压稳压器的逐次启动 我们将讨论使用精确启动引脚来排序 以及使用外部电源管理装置 LM3880 来排序 然后我们将看带频率调节和外部同步功能的应用 并详细讲解同步功能和频率调节 排序 现在我们来看为什么需要排序 像微处理器一类的装置 要求特定的通电顺序 它们需要一个单调的斜升 并且需要利用软启动 复杂的多轨系统可能有依附的传导通路 它们也要求排序 以确保正确的通电行为 这增强了系统可靠性 并使整个系统能井然有序的通电 排序限制了启动负载和涌入电流 它减少了输入总线的通电需求 减少了输入总线上因启动时小故障引起的输入 现在我们来看利用装置的精确启动功能做逐次排序 我们预设你有一个需要2种不同电压的 FPGA 一种是输入输出电压 另一种是核心电压 输入输出电压开始单调上升 当它升至标称值时 您就可以启动核心电压了 这是通过利用2个不同的稳压器完成的 第一个稳压器的输出电压供应输入输出电压 这一电压将通过一个电阻分压器 连接到第2个降压稳压器的启动引脚 我们如何得到第2个降压器的启动阈值 就是使用这个公式 从中可以看出电阻分压器启动阈值的依存关系 以及装置的内部阈值 资料单的电力特征值中 包含了这一内部阈值电压,一般是1.6V 但是一个最小值和一个最大值取决于最高结温 而这一温度从摄氏零下40度起 最高可达摄氏125度 这张图表明了电源排序器 LM3880 的用途 它可以逐次启动3个不同的降压稳压器 启动引脚将启动监控器 使第一个降压稳压器斜升 然后是第2个第3个 时间是可选的 会有一个请求代码 确定这个时间 从10ms到最长120ms 我们来看一下 SIMPLE SWITCHER 的同步功能 什么时候需要同步 降压稳压器的开关频率 干扰其它系统时便是一个例子 这时您会想要动态调节开关频率为外频 您可用电阻同步引脚来连接外时钟信号 由此您就能影响降压稳压器的开关频率了 在使用 SIMPLE SWITCHER 稳压器的同步功能时 需要考虑一些情况 配备这些功能的装置是 LM22670、71、75和77 这些装置能从一般自由运行的500KHz频率 同步至最高1MHz 典型逻辑高电平必须超过1.75V 如果将同步引脚空置 降压稳压器开关频率默认为500KHz 要知道内部振荡器会同步至外部同步脉冲上升沿 启动 SIMPLE SWITCHER 时 必须确保时钟脉冲处于有效的低位或高位 在同步至外部同步脉冲时 LM2267X 系列在过电流条件下不会减退开关频率 如果您不想使用500KHz的默认开关频率 则可以从电阻引脚接一个接地电阻 由此您就能在200KHz到最高1MHz的范围内 调节开关频率 右侧的图显示了开关频率与该电阻的依赖关系 请注意 SIMPLE SWITCHER 系列内部 设置了启动阶段的电阻或同步模式 SIMPLE SWITCHER 稳压器系列带有自同步功能 您能以同一开关频率运行多个 SIMPLE SWITCHER 只需要将电阻与引脚相连 然后通过一个1K欧姆的电阻接地 美国国家半导体网站特别介绍了 SIMPLE SWITCHER 在那里您能了解到 SIMPLE SWITCHER 各个系列的所有详细情况 在右手边,您可以进入 WEBENCH Power Designer 工具 从最小到最大,输入您的输入电压范围 再把输出电压和输出电流告诉给设计工具 然后告诉该工具您所用设备的环境温度 然后您就开始设计 直接进入WEBENCH Designer
课程介绍 共计1课时,16分39秒

第5代SIMPLE SWITCHER易电源稳压器系列技术概述

Simple Switcher 易电源

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讲师

讲师: TI工程师

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