基于負(fù)載恒定電壓點(diǎn)穩(wěn)壓器OptiMOS TM IPOL設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間:2021-04-16 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】電信,基站和服務(wù)器運(yùn)營商通過開發(fā)和發(fā)布三種類型的穩(wěn)壓器來增強(qiáng)其過程而獲得了OptiMOS IPOL的支持。這些新器件分別命名為IR3887M,IR3888M和IR3889M,它們基于負(fù)載恒定電壓點(diǎn)穩(wěn)壓器OptiMOS TM IPOL設(shè)計(jì),基于COT(恒定導(dǎo)通時(shí)間)控制架構(gòu)。
摘要
電信,基站和服務(wù)器運(yùn)營商通過開發(fā)和發(fā)布三種類型的穩(wěn)壓器來增強(qiáng)其過程而獲得了OptiMOS IPOL的支持。這些新器件分別命名為IR3887M,IR3888M和IR3889M,它們基于負(fù)載恒定電壓點(diǎn)穩(wěn)壓器OptiMOS TM IPOL設(shè)計(jì),基于COT(恒定導(dǎo)通時(shí)間)控制架構(gòu)。
開發(fā)這三種設(shè)備是為了支持服務(wù)器,基站和電信等在85 o C環(huán)境溫度下運(yùn)行的應(yīng)用,這些應(yīng)用需要高效率和高密度。OptiMOS IPOL新系列的穩(wěn)壓器由穩(wěn)定性更高的COT引擎組成,能夠提供非??焖俚乃矐B(tài)響應(yīng)而無需任何外部補(bǔ)償。同步降壓穩(wěn)壓器支持4.3V至17V的寬輸入電壓范圍(如果使用外部偏置電源,則Vmin = 2V,如果使用外部偏置電源,則Vmin = 2V),而輸出電壓則通過精確的基準(zhǔn)電壓(0.6V± 0.5%)。
IR3887M,IR3888M和IR3889M新型穩(wěn)壓器在輕負(fù)載時(shí)提供了高效率,具有熱補(bǔ)償內(nèi)部過流保護(hù)功能,具有四個(gè)可選限制,以提供更便宜,更小的電感器,欠壓,過壓和過熱保護(hù)。開關(guān)頻率可在600 kHz至2 MHz的范圍內(nèi)選擇,從而可實(shí)現(xiàn)較小的PCB尺寸和更少的物料清單(BOM),從而簡化了設(shè)計(jì)和PCB布局。
該系列的所有器件均確保了非常高的效率值,低功耗和熱處理高達(dá)30A連續(xù)電流的能力。
特別是IR3887M,是市場上最小的30A器件。融合英飛凌最新一代的FET和增強(qiáng)的封裝技術(shù),可在4mm x 5mm的小尺寸封裝中提供3A的熱支持。
IR3888M和IR3889M采用PQFN封裝,尺寸僅為5mm x 6mm的小尺寸。IR3888M可處理高達(dá)25A的連續(xù)電流,并符合RoHS2的要求。
COT控制方式
恒定導(dǎo)通(COT)控制模式是一種越來越流行的基于波紋的架構(gòu),由于其非常簡單的控制環(huán)路設(shè)計(jì)和快速的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)(由于帶寬很高),它支持這三種設(shè)備。該解決方案還實(shí)現(xiàn)了相對恒定的開關(guān)頻率,良好的輸出調(diào)節(jié)以及在輕負(fù)載下的極高效率,幾乎不需要額外的設(shè)計(jì)工作。IR388x器件具有專有的快速恒定導(dǎo)通時(shí)間(COT)控制功能,該功能將輸出電壓V O與結(jié)合內(nèi)部斜坡信號的地面電壓進(jìn)行比較。當(dāng)V O降至該閾值以下時(shí),將啟動PWM信號以在固定的導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)開啟高端FET。底電壓由內(nèi)部補(bǔ)償誤差放大器產(chǎn)生,該放大器對V進(jìn)行比較。帶參考電壓的O。相對于傳統(tǒng)的COT控制,快速的COT控制可顯著改善輸出電壓調(diào)節(jié)率。圖1顯示了IR3887M器件的典型應(yīng)用圖。
圖1:IR3887M基本應(yīng)用電路
新增功能
OptiMOS TM IPOL器件具有兩種不同的模式:強(qiáng)制連續(xù)導(dǎo)通模式(FCCM)和二極管仿真模式(DEM)。使用FCCM,電壓調(diào)節(jié)器始終以偽恒定開關(guān)頻率充當(dāng)同步降壓轉(zhuǎn)換器,從而實(shí)現(xiàn)較小的輸出電壓紋波。降壓開關(guān)穩(wěn)壓器是當(dāng)今客戶POL應(yīng)用的廣泛使用的解決方案。在DEM模式下,當(dāng)電感器電流接近零時(shí),同步FET會關(guān)閉,從而降低了開關(guān)頻率并提高了輕負(fù)載時(shí)的效率。在重負(fù)載下,F(xiàn)CCM和DEM都以相同的方式運(yùn)行。通過連接一個(gè)外部電阻器,可以從600 kHz至2 MHz的一組離散值中選擇開關(guān)頻率f sw?;谒x的f sw,電壓調(diào)節(jié)器根據(jù)以下公式為給定的PV in和V O生成控制FET的相應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間:
T on =(V O / PV in)*(1 / f sw)
其中f sw是所需的開關(guān)頻率,PV in是功率級的輸入電源,V O是輸出電壓。在操作過程中,設(shè)備會監(jiān)視PV in和V O,并可以自動調(diào)整導(dǎo)通時(shí)間以維持預(yù)選的f sw。隨著負(fù)載的增加,開關(guān)頻率可以增加以補(bǔ)償功率損耗。圖2顯示了針對不同輸出電壓V O的值的典型效率曲線,涉及以下條件:PV in = 12V,f sw = 600 kHz,F(xiàn)CCM工作模式,T amb= 25°C,自然對流(無氣流)。效率曲線包括IR388x器件的損耗,電感器損耗,輸入和輸出電容器的損耗以及PCB走線損耗。
圖2:典型效率曲線– PV in = V in = 12V,F(xiàn) sw = 600 kHz
OptiMOS TM IPOL器件(圖3)具有內(nèi)部數(shù)字軟啟動功能,可控制輸出電壓的上升并限制啟動時(shí)的電流浪涌。內(nèi)部軟啟動信號在定義的持續(xù)時(shí)間內(nèi)從0 V線性上升至0.6 V,并且不會隨輸出電壓而變化。穩(wěn)壓器具有四個(gè)軟啟動時(shí)間選項(xiàng),可通過一個(gè)外部電阻器進(jìn)行選擇??梢允褂猛獠糠謮浩鲗敵鲭妷哼M(jìn)行編程。將FB電壓與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓0.6 V進(jìn)行比較。當(dāng)輸出處于所需值時(shí),分壓比設(shè)置為在FB引腳(圖1)提供0.6V。反饋電阻分壓器根據(jù)以下公式計(jì)算:
V O = V ref *(1 + R FB1 / R FB2)
其中R FB1和R FB2是頂部和底部反饋電阻器(見圖1)。
圖3:OptiMOS IPOL系列設(shè)備
OptiMOS™IR3887M,IR3889M,IR3888M集成負(fù)載點(diǎn)DC-DC穩(wěn)壓器是易于使用,完全集成且高效的設(shè)備,可提高效率和功率密度,并簡化服務(wù)器,企業(yè)存儲,網(wǎng)通中POL應(yīng)用的設(shè)計(jì)路由器和交換機(jī),數(shù)據(jù)通信和電信基站。
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