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3V至26V的1.2 a降压调节器

2020-9-30 16:44:54  87 降压调节器
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特征
•3V至26V工作输入电压范围
•240 mΩ内部NMOS
•高效率:高达95%
•内部补偿
•1.2 A连续输出电流
•固定的1.5兆赫脉冲宽度调制操作
•内部软启动
•输出电压可调至0.8V
•逐周期电流限制
•短路保护
•热关机
•小型SOT2 3-6L
应用
•负载点DC/DC转换
•机顶盒
•DVD驱动器和硬盘
•液晶显示器和电视
电缆调制解调器
•电信/网络/数据通信设备
一般说明
AOZ1280是一款高效、简单易用的1.2 a降压调节器,具有足够的灵活性,可以针对多种应用进行优化。AOZ1280在3V到26V的输入电压范围内工作,并提供高达1.2A的连续输出电流。输出电压可调至0.8v,固定的1.5mhz PWM开关频率减小了电感尺寸。
AOZ1280采用SOT33-6L封装,额定工作环境温度范围在-40°C至+85°C之间。
典型应用

方块图

典型性能特征
图1的电路。除非另有规定,否则,VIN=12 V,VOUT=3.3 V,L=4.7μH,C1=10μF,C2=22μF,TA=25°C。

效率

详细说明
AOZ1280是一个电流模式降压调节器,带有集成的高压侧NMOS开关。它的工作电压范围从3V到26V,并提供高达1.2A的负载电流。功能包括:使能控制、欠压闭锁、内部软启动、输出过电压保护、过电流保护、热关机。
AOZ1280有SOT33-6L包装。
启用和软启动
AOZ1280具有内部软启动功能,以限制冲击电流,并确保输出电压平稳上升到调节电压。当输入电压上升到高于UVLO的电压并且EN引脚上的电压水平高时,软启动过程开始。在软启动过程中,输出电压通常在400μs内变为调节电压。400μs软启动时间在内部设置。
AOZ1280的EN引脚处于高激活状态。连接如果未使用启用功能,则输入至车辆识别号。将EN拉到地面将禁用AOZ1280。不要让门开着。EN引脚上的电压必须高于1.2 V才能启用AOZ1280。当EN引脚上的电压低于0.4 V时,AOZ1280被禁用。
稳态运行
在稳态条件下,变换器以固定频率和连续导通模式(CCM)工作。
AOZ1280集成了一个内部NMOS作为高端开关。电感电流是通过放大漏极到高压侧功率MOSFET源极的电压降来检测的。输出电压由FB引脚处的外部分压器降低。通过内部跨导误差放大器放大FB管脚电压和参考电压的差。在PWM比较器输入端,将误差电压与电感电流信号加斜坡补偿信号之和的电流信号进行比较。如果电流信号小于错误电压,则内部高压侧开关接通。电感电流从输入通过电感流向输出。当电流信号超过错误电压时,高压侧开关断开。电感电流通过外部肖特基二极管自由旋转输出。
开关频率
AOZ1280开关频率是固定的,由内部振荡器设置。开关频率内部设置为1.5兆赫。
输出电压编程
输出电压可以通过反馈输出到FB引脚和电阻分压网络来设置。在图1所示的应用电路中。电阻分压网络包括R1和R2。通常,设计是从选择一个固定的R2值开始,然后用下面的公式计算所需的R1。

表1列出了最常用输出电压值的一些标准值R1和R2。

R1和R2的组合应足够大,以避免从输出端吸取过多的电流,这将导致功率损失。
保护特性
AOZ1280具有多重保护功能,可防止在异常情况下损坏系统电路。
过电流保护(OCP)
感应电感电流信号也用于过电流保护。
逐周电流限制阈值设置为2 A正常值。当负载电流达到电流限制阈值时,逐周电流限制电路立即关闭高压侧开关以终止当前占空比。感应器电流停止上升。逐周限流保护直接限制电感峰值电流。由于峰值电感电流的限制,平均电感电流也受到限制。当触发逐周电流限制电路时,输出电压随着占空比的降低而下降。
AOZ1280具有内部短路保护,以防止在输出短路条件下发生灾难性故障。FB引脚电压与输出电压成正比。当FB引脚电压低于0.2V时,触发短路保护电路。结果,变矩器关闭并打嗝。短路故障排除后,变频器将通过软启动启动。在短路保护模式下,电感平均电流大大降低。
欠压锁定(UVLO)
UVLO电路监测输入电压。当输入电压超过2.9V时,变频器开始工作。当输入电压低于2.3v时,转换器将停止开关。
热保护
内部温度传感器监测接头温度。当结温超过150°C时,传感器关闭内部控制电路和高压侧NMOS。当结温降至100°C时,调节器将在软启动电路的控制下自动重启。
应用程序信息
基本的AOZ1280应用电路如图1所示。部件选择说明如下。
输入电容器
输入电容器必须连接到AOZ1280的V引脚和GND引脚,以保持稳定的输入电压并过滤掉脉冲输入电流。输入电容器的额定电压必须大于最大输入电压加纹波电压。
输入纹波电压可由下式近似:

由于buck变换器的输入电流是不连续的,所以在选择电容器时,输入电容器上的电流应力是另一个需要考虑的问题。对于降压电路,输入电容电流的均方根值可通过以下公式计算:

如果我们让m等于转换比:

计算输入电容器均方根电流与电压转换率之间的关系,如图2所示。可以看出,当V为V的一半时,C的电流应力最大。CIN的最大电流应力为0.5x IO。

为了可靠运行和最佳性能,输入电容器的额定电流必须高于最坏工作条件下的Iat。陶瓷电容器由于其低ESR和高纹波电流额定值而被优先用作输入电容器。根据应用电路的不同,可以使用其他低ESR钽电容器铝电解电容器。在选择陶瓷电容器时,X5R或X7R型介电陶瓷电容器因其更好的温度和电压特性而成为首选。
注意,电容器制造商的纹波电流额定值基于固定的使用寿命。实际设计要求可能需要进一步降额。
感应器
电感器是用来提供恒定的电流输出时,它是由一个开关电压驱动。对于给定的输入和输出电压,电感和开关频率共同决定了电感纹波电流,即:

电感电流峰值为:

高电感提供低电感纹波电流,但需要较大尺寸的电感以避免饱和。低纹波电流降低了电感器的铁心损耗,也降低了通过电感器和开关的均方根电流。这会减少传导损耗。
选择电感器时,应确保它能在最高工作温度下处理峰值电流而不饱和。
电感接受降压电路中的最高电流。电感器上的传导损耗需要检查是否符合热效率要求。
coilcraft、Elytone和Murata提供不同形状和样式的表面贴装感应器。屏蔽电感体积小,辐射EMI噪声小,但成本高于非屏蔽电感。选择取决于电磁干扰要求、价格和尺寸。
输出电容器
根据直流输出电压额定值、输出纹波电压规格和纹波电流额定值选择输出电容器。
所选输出电容器的额定电压规格必须高于最大期望输出电压(包括纹波)。长期可靠性需要考虑降级。
输出纹波电压规格是选择输出电容器的另一个重要因素。在buck变换器电路中,输出纹波电压由电感值、开关频率、输出电容值和ESR决定。可通过以下公式计算:

式中,CO为输出电容值,且ESRCO是输出的等效串联电阻电容器。
当采用低ESR陶瓷电容器作为输出电容器时,电容器在开关频率下的阻抗占主导地位。输出纹波主要由电容值和电感纹波电流引起。输出纹波电压计算可简化为:

当开关频率的ESR阻抗占主导地位时,输出纹波电压主要由电容ESR和电感纹波电流决定。输出纹波电压计算可进一步简化为:

对于整个工作温度范围内较低的输出纹波电压,X5R或X7R介质型陶瓷或其他低ESR钽电容器或铝电解电容器也可用作输出电容器。
在buck变换器中,输出电容电流是连续的。输出电容器的均方根电流由电感的峰间纹波电流决定。计算方法如下:

通常,由于低电流应力,输出电容器的纹波电流额定值是一个较小的问题。当降压电感选择很小,电感纹波电流较大时,输出电容会产生过应力。
肖特基二极管选择
当高压侧NMOS开关关闭时,外部自由转动二极管向电感提供电流。为了减少由于正向压降和二极管恢复造成的损耗,推荐使用肖特基二极管。肖特基二极管的最大反向电压额定值应大于最大输入电压,电流额定值应大于最大负载电流。
热管理和布局考虑
在AOZ1280降压调节器电路中,高脉冲电流流过两个电路回路。第一个回路从输入电容开始,到车辆识别号引脚,到LX引脚,到滤波电感,到输出电容和负载,然后通过接地返回到输入电容。当高压侧开关接通时,电流在第一个回路中流动。第二个回路从电感开始,到输出电容和负载,到肖特基二极管的阳极,到肖特基二极管的阴极。当低压侧二极管打开时,电流在第二个回路中流动。
PCB版图设计中,最小化两个回路的面积可以降低电路的噪声,提高效率。强烈建议使用接地平面连接输入电容器、输出电容器和AOZ1280的接地引脚。
在AOZ1280降压稳压器电路中,主要的功率耗散元件是AOZ1280、肖特基二极管和输出电感。变换器电路的总功耗可以用输入功率减去输出功率来测量

肖特基的功耗可近似为:

其中,VFW_Schottky是肖特基二极管正向压降。
电感的功率损耗可以通过电感的输出电流和DCR近似计算。

实际结温可以通过AOZ1280中的功耗和结到环境的热阻抗来计算。

AOZ1280的最高结温为150℃,这限制了最大负载电流能力。
AOZ1280的热性能受PCB版图的影响很大。在设计过程中,用户应格外小心,以确保集成电路在推荐的环境条件下工作。
为了获得最佳的电气和热性能,下面列出了一些布局提示。
1.输入电容器应尽可能靠近车辆识别号引脚和接地引脚。
2.感应器应尽可能靠近LX引脚和输出电容器。
3.使肖特基二极管在LX引脚和GND引脚之间的连接尽可能短和宽。
4.将反馈电阻和补偿元件尽可能靠近芯片
5.保持敏感的信号轨迹远离LX引脚。
6.在车辆识别号引脚、LX引脚,特别是GND引脚上注入最大的铜区域,以帮助散热
7.在所有未使用的电路板区域上放置一个铜平面,并将该平面连接到稳定的直流节点,如VIN、GND或VOUT。
包装尺寸,SOT33-6

笔记:
1、 包体尺寸不包括模具飞边和浇口毛刺。非铅侧的模具闪光应小于5 mils。
2、 尺寸“L”在仪表平面内测量。
3、 公差±0.100 mm(4 mil),除非另有规定。
4、 接自JEDEC MO-178C和MO-193C。
5、 控制尺寸为毫米。换算的英寸尺寸不一定准确。
胶带和卷盘尺寸,SOT33-6

零件标记


王栋春 2020-10-1 21:08:19
不错的IC
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王友让 2020-10-3 17:02:30
介绍的很仔细么
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