干电池电子设备首选低功耗 PFM DC-DC 升压应用和电路图

Augussw · 发表于 2022-12-3 10:58

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上图所示是工作原理图
这是一款 BOOST 结构、升压型
PFM 控制模式的 DC-DC 变换器。芯片内部包括输出电压反馈和修正网络、启动电路、震荡电路、参考电压电路、PFM 控制电路、过流保护电路以及功率管等。 AP8105 所需的外部元件非常少，只需要一个电感、一个肖特基二极管和输入输出电容就可以提供 2.5V~5.0V 的稳定的低噪声输出电压。 PFM 控制电路是 AP8105 的核心，该模块根据其他模块传递的输入电压信号、负载信号以及电流信号来控制功率管的开关，从而达到控制电路恒压输出的作用。在 PFM 控制系统中，固定震荡频率和脉宽，稳定的输出电压是根据输入-输出电压比例以及负载情况通过削脉冲来调节在单位时间内功率管的导通时间来实现的。
震荡电路提供基准震荡频率和固定的脉宽。参考电压电路提供稳定的参考电平。并且由于采用内部的修正技术，保证了输出电压精度达到±2.5%，同时由于参考电压经过精心的温度补偿设计考虑，使得芯片输出电压的温度系数小于 100ppm/ o
PC。高增益的误差放大器保证了在不同输入电压和不同负载电流情况下稳定的输出电压。 BOOST 结构 DC-DC 转换器的功率损耗主要是电感的寄生串联电阻、肖特基二极管的正向导通压降、功率管的导通电阻以及控制功率管信号的驱动能力这四个方面，当然芯片本身消耗的静态功耗在低负载的情况下也会影响转换效率。
为了获得较高的转换效率，除了用户选择合适的电感、肖特基二极管和电容外，芯片内部的功率管导通电阻也要非常小。功率管也要求由驱动能力很强的驱动电路驱动，保证功率管开关时的上升沿和下降沿很陡，从而大大减小了开关状态时的功率损耗。如上所述，电感、肖特基二极管会很大程度地影响转换效率，电容和电感会影响输出的纹波。选择合适的电感、电容和肖特基二极管可以获得高转换效率、低纹波、低噪声。在讨论之前，定义：
OUT IN -
OUT
V V D V = (1)
电感选择
电感值有以下几个方面需要考虑：首先是需要保证能够使得 BOOST DC-DC 在连续电流模式能够正常工作需要的最小电感值 LMIN： ( )
2
1 - 2
L MIN
D D R L f ≥ (2)
该公式是在连续电流模式，忽略其他诸如寄生电阻、二极管的导通压降的情况下推导出的，实际的值还要大一些。