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EL7583三通道DC/DC转换器IC中文资料

2020-7-6 09:03:21  209 变换器 MOSFET
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  特征
  •TFT-LCD显示器电源
  -升压调节器
  -VON电荷泵
  -VOFF充电泵
  •2.7V至14V VIN电源
  •5V《V增压《17V
  •5V《VON《40V
  •-40V《VOFF《0V
  •VBOOST=12V@470mA
  •VBOOST=15V@370mA
  •高频、小电感器DC/DC升压电路
  •超过90%的高效DC/DC升压转换器能力
  •可调频率
  •可调软启动
  •可调输出
  •小零件数量
  •提供无铅(符合RoHS标准)
  应用
  •TFT-LCD面板
  •PDA
  说明
  三通道DC/DC变换器
  EL7583是一款3通道DC/DC转换器IC,主要用于TFT-LCD应用。它具有一个PWM升压转换器,具有2.7V到14V的输入能力和5V到17V的输出,为列驱动器供电,在12V时提供高达470mA的电压,在15V的电压下提供370mA的电流。一对电荷泵控制电路分别在8V到40V和-5V到-40V的电压下提供VON和VOFF电源的调节输出,每一个输出电压高达60mA。
  EL7583具有可调的开关频率,可调的软启动,以及一个独立的输出VON enable控制,允许选择电源启动顺序。提供了超温特性,以允许IC自动受到过度功耗的保护。
  EL7583采用20针TSSOP封装,可在-40°C至+85°C温度范围内运行。
  引脚
  
  典型性能曲线
  
  功能框图
  
  应用程序信息
  EL7583是专为薄膜晶体管(TFT)液晶显示器(LCD)应用而设计的高效多输出电源解决方案。该装置包括一个大电流升压变换器和两个低功率电荷泵(VON和VOFF)。
  升压转换器包含一个集成的N沟道MOSFET,以减少外部元件的数量。转换器的输出电压可以通过外部电阻设置在5V到18V之间。VON和VOFF电荷泵使用外部电阻器独立调节为正负电压。使用额外的电容器和二极管可以获得高达40V的输出电压。
  升压变换器
  升压变换器以恒定频率脉冲宽度调制(PWM)模式工作。启用时,EL7583的静态电流仅为5mA,由于仅使用低侧MOSFET,开关驱动电流最小。在最常见的应用操作条件下,效率达到90%。
  上一页显示了典型电路配置的功能框图。调节由PWM比较器执行,该比较器通过比较分割的输出电压和内部参考电压来调节输出电压。PWM比较器将其结果输出到PWM逻辑。PWM逻辑通过栅极驱动电路打开和关闭MOSFET。它的开关频率是外部可调的,有一个从定时控制引脚(ROSC)到地的电阻。升压转换器的工作频率范围为200kHz至1.2MHz。
  启动
  当VDDB达到约2V的阈值后,功率MOSFET由启动振荡器控制,在几百千赫兹的频率下产生0.5-0.7的固定占空比。这将提高输出电压,前提是初始输出电流负载不太大(《250毫安)。
  当VDDB达到约3.7V时,PWM比较器接管控制。占空比将由多输入直接求和比较器、最大占空比信号(约90%占空比)和限流比较器决定,以最小者为准。
  软启动由电流限制比较器提供。当内部12μA电流源对外部软启动电容器充电时,峰值MOSFET电流受电容器上的电压限制。这反过来又控制了输出电压的上升速度。
  在ENBN信号被拉到HI后,调节器也通过启动程序。
  稳态运行
  当输出达到预定电压时,调节器工作在稳定状态。根据输入/输出条件和元件的不同,电感工作在连续导通模式或不连续导通模式。
  在连续导通模式下,电感电流为三角形波形,LX电压为脉冲波形。在不连续导通模式下,电感器电流在MOSFET再次接通之前完全“干涸”。输入电压源、电感器、MOSFET和输出二极管寄生电容构成谐振电路。在这段时间内会发生振荡。这种振荡是正常的,不会影响调节。
  在很低的负载下,MOSFET有时会跳脉冲。这很正常。
  电流限制
  MOSFET电流限值为标称ILMT=1.75。这将根据以下公式限制最大输出电流Imax:
  
  其中:
  •∆IL是电感器峰间电流纹波,由以下因素决定:
  
  •D是MOSFET开启无线电,由以下因素决定:
  
  •FS是开关频率。
  下表给出了典型值:(利润率为10%、3%、20%、10%和15%,VIN、VO、L、FS和ILMT)。
  
  组件注意事项
  输入电容器
  建议CIN大于10μF。
  理论上,输入电容器的纹波电流为∆IL。由于电路中存在高频噪声,输入电流纹波可能超过理论值。较大的电容器将进一步降低纹波。
  升压电感
  电感器的峰值和平均电流取决于:
  
  电感器的选择应该能够处理这种电流。此外,由于固定的内部补偿,建议在5V和12V或更高的输出电压中分别使用10μH和15μH的最大电感。
  输出二极管的平均电流为IO,峰值电流与电感的峰值电流相同。肖特基二极管是推荐的,它应该能够处理这些电流。
  反馈电阻网络
  需要一个外部电阻分压器将输出电压分为标称参考电压。电阻网络所消耗的电流应加以限制,以保持整个转换器的效率。电阻网络的最大值受反馈输入偏置电流和噪声合到反馈管脚的电位的限制。建议使用200kΩ左右的电阻网络。升压转换器输出电压由以下关系式确定:
  
  其中VFBB为1.300V。
  建议在反馈电阻与地之间安装1nF补偿电容器,以保持转换器在低输出电流和高频条件下的稳定运行。
  肖特基二极管
  速度、正向压降和反向电流是选择肖特基二极管的三个最关键的指标。整个输出电流流过二极管,因此二极管平均电流与平均负载电流相同,峰值电流与电感峰值电流相同。在选择二极管时,必须考虑二极管电流峰值处的正向压降。在Elantec演示板上,选择MBRM20。正向电压降为450mV,正向电流为1A。
  输出电容器
  EL7583经过特殊补偿,在特定电压下,电容器的最坏情况下最小值为10μF。输出纹波电压要求也决定了电容器的最小值和类型。输出纹波电压由两部分组成-通过输出电容器ESR的开关电流引起的电压降和输出电容器的充放电:
  
  对于低ESR陶瓷电容器,输出纹波主要受输出电容器的充放电控制。
  除电压额定值外,输出电容器还应能够处理RMS电流,由以下公式得出:
  
  正负电荷泵(VON和VOFF)
  EL7583包含两个独立的电荷泵(参见电荷泵模块和连接图)。负电荷泵反转VDDN电源电压,并提供一个经调节的负输出电压。正电荷泵使VDDP电源电压加倍,并提供一个可调节的正输出电压。正负电荷泵的调节由内部比较器产生,该比较器检测输出电压,并将其与内部参考电压进行比较。电荷泵的开关频率设置为升压转换器开关频率的1/2。
  泵使用脉冲宽度调制来调整泵周期,这取决于存在的负载。该泵在12V电源下短路保护至180mA,可为6V至12V供电提供15mA至60mA。
  单级电荷泵
  
  正电荷泵设计注意事项
  单级电荷泵如上图所示。最大VON输出电压由以下等式确定:
  
  式中:
  •RONN和RONP电阻值取决于VDDP电压水平。对于12V电源,RON通常为33Ω。对于6V电源,RON通常为45Ω。
  如果需要附加级,建议使用LX开关信号来驱动附加电荷泵二极管。LX开关处的驱动阻抗通常为150mΩ。下图说明了两级正电荷泵电路的实现。
  两级正电荷泵电路
  
  N+1级电荷泵的最大VON输出电压为:
  
  R11和R12设置VON输出电压:
  
  其中VFBP为1.310V。
  负电荷泵设计注意事项
  负电荷泵的标准与正电荷泵相似。对于单级电荷泵,最大VOFF输出电压为:
  
  与正电荷泵类似,如果需要附加级,建议使用LX开关信号来驱动附加电荷泵二极管。下一页的图显示了一个两级负电荷泵电路。
  两级负电荷泵电路
  
  N+1级电荷泵的最大VOFF输出电压为:
  
  R21和R22确定VOFF输出电压:
  
  其中VREF为1.310V。
  过热保护
  内部温度传感器持续监测模具温度。如果模具温度超过热触发点,设备将关闭并自行禁用。上触发点和下触发点通常分别设置为130°C和90°C。
  PCB布局指南
  仔细的布局对于应用程序的成功运行至关重要。为达到最佳性能,建议使用以下布局指南。
  •VREF和VDDB旁路电容器应放置在引脚旁边。
  •将升压转换器二极管和电感器靠近LX引脚。
  •将升压转换器输出电容器靠近PGND引脚。
  •将反馈分频器靠近其受尊重的反馈管脚,以避免切换噪声耦合到高阻抗节点。
  •将电荷泵反馈电阻网络置于二极管和输出电容器节点之后,以避免开关噪声。
  •所有低压侧反馈电阻器应直接连接至VSSB。VSSB应仅在一个点与电源接地连接。
  演示板可用于说明正确的布局实现。
  典型应用电路
  
  TSSOP包装外形图
  

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