1、小巧.靈活、寬輸入電壓異步的buck控制器在對(duì)效率要求不太苛刻的地方，選擇tps40200具有很多方便之處。 輸入電壓范圍從4.5v52v。 輸出電壓從0.7v90%vin。 驅(qū)動(dòng)外部p-mosfet,驅(qū)動(dòng)能力達(dá)200mao 電壓前饋補(bǔ)償?shù)碾妷嚎刂菩汀?可調(diào)工作頻率35khz500khz。 可調(diào)短路保護(hù)點(diǎn)。 打呃式過(guò)流保護(hù)。 欠壓鎖定，可外同步。這樣一款廉價(jià)ic為一款柔性異步的buck控制器，它具有省功耗特色。當(dāng) 外部p-mosfet導(dǎo)通后，驅(qū)動(dòng)電流即關(guān)斷。為電壓型控制。加入電壓前饋?zhàn)鬏?入補(bǔ)償，以響應(yīng)輸入電壓的瞬變。內(nèi)部700mv基準(zhǔn)可提供精準(zhǔn)的低壓輸出，它 以so8封裝，可軟起動(dòng)，有過(guò)流限

2、制，欠壓鎖定，且很容易調(diào)節(jié)設(shè)定。容易外 同步到系統(tǒng)頻率，應(yīng)用電路如圖1,內(nèi)部等效電路如圖2,各端子功能描述如下:rc 1 pin開(kāi)關(guān)頻率設(shè)置端，外部用一 rc網(wǎng)絡(luò)，ct從此端到gndo rt從 vin到rc端，器件也能同步到外時(shí)鐘，接一支漏極開(kāi)路mosfet,將rc端接 到gnd即可，脈寬無(wú)特殊要求。ss 2pin軟起動(dòng)端，接一電容到gnd,調(diào)節(jié)軟起動(dòng)吋間。將此端拉到150mv 以下，即停止輸岀，令器件處于關(guān)斷狀態(tài)。另一功能為過(guò)流后的重新起動(dòng)吋段的 設(shè)定。comp3pin誤差放大器輸出端，外接補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)到此端。fb 4p1n誤差放大器反相輸入端，外接反饋電阻網(wǎng)絡(luò)設(shè)定輸出電壓。gnd 5pin器件

3、公共端。gdrv 6pin驅(qū)動(dòng)輸出端，外接p-mosfet的柵。isns 7pin電流檢測(cè)比較器輸入端，外接電流檢測(cè)電阻放于isns和vdd 之間設(shè)置所需ocp保護(hù)值。vdd 8pin器件供電端，外接旁路電容到gndo下面詳細(xì)敘述其功能。tps40200是一款異步控制器，可給出200ma驅(qū)動(dòng)電流，以便驅(qū)動(dòng)外部的 p-mosfet開(kāi)關(guān)。工作頻率可到500khzo以小巧、易用、外部元件少、成本低 為特色。控制器用低值檢測(cè)電阻串入輸入和功率mosfet之間以檢測(cè)開(kāi)關(guān)電流，當(dāng) 其壓降超過(guò)100mv時(shí)，器件即進(jìn)入打呃狀態(tài)，工作頻率降到2%。誤差放大器以700mv為基準(zhǔn)用于穩(wěn)壓，電壓前饋補(bǔ)償，以保持pwm

4、的增 益恒定，并消除不同輸入電壓時(shí)的變頻補(bǔ)償。它還包括了軟起動(dòng)，防止了輸出電壓過(guò)沖。tps40200的基本應(yīng)用電路tps40200compfbss 2isns furohsoft-startandovercurrenten曰網(wǎng)e/aoscuvlopvjmlogovddg drv voltage swing hmtedxi to(vln-8v) d i gdrv15 gndv圖2 tps40200的內(nèi)部等效電路 調(diào)節(jié)設(shè)定工作頻率.控制器的工作頻率由外部電阻rrc和電容crc決定。振蕩器頻率由下式給出:1rrc x rc x 0105此處，fsw為時(shí)鐘頻率，rrc為定時(shí)電阻，crc為定吋電容。rr

5、c必須足夠大，通過(guò)它的電阻不能超過(guò)750ua。內(nèi)部開(kāi)關(guān)的放電時(shí)間由 crc決定，此條件為：如lm750 parrc 同步振蕩器.圖3示出tps40200振蕩器功能電路。當(dāng)同步此振蕩器到外吋鐘頻率時(shí)，rc 端電平必須拉到!50mv以下，脈寬達(dá)20ns以上。外時(shí)鐘頻率必須高于自由振蕩 頻率。同步時(shí)，如果rc較低超出了時(shí)間總量，就會(huì)岀現(xiàn)錯(cuò)誤。rc端定時(shí)最大 總量必須低于正常輸出脈沖的50%或同步頻率周期的10%。在輸入電壓高、占空比少于50%的情況下，要一支肖特基二極管接于rc端。時(shí)鐘信號(hào)必須有一個(gè)高于觸發(fā)點(diǎn)的幅度。當(dāng)時(shí)鐘低時(shí)，它允許復(fù)位電流重回到 rc斜波上，去同步振蕩器到外時(shí)鐘頻率。這就防止了簡(jiǎn)

6、單的單一元件設(shè)置時(shí)鐘 頻率的同步。vdd jf圖3 tps40200的頻率設(shè)置電路 限流電阻的選擇.如圖4,用一支電阻串入p-mosfet,以設(shè)置ocp水平。要用低esl的電 阻防止振鈴及誤觸發(fā)。當(dāng)fet導(dǎo)通時(shí)，控制器檢測(cè)loomv以上的壓降（從vdd 到isns端），則過(guò)流條件即檢測(cè)出來(lái)。出現(xiàn)此情況時(shí)，mosfet被關(guān)斷，如圖5。 軟起動(dòng)電容放電，在軟起動(dòng)電容電壓低于150mv時(shí)，變換器清除了過(guò)流條件， 然后重新起動(dòng)。如果導(dǎo)致過(guò)流的條件仍存在，則變換器重新關(guān)斷。如果過(guò)流條件 已消除，起動(dòng)過(guò)程重新開(kāi)始。圖6示出軟起動(dòng)電容電壓在此期間的狀況，此期間 占空比大約為2%o如果必要可加入一個(gè)小的rc網(wǎng)

7、絡(luò)給電流檢測(cè)部分，減少誤觸發(fā)。此濾波器 還可用來(lái)修整過(guò)流觸發(fā)點(diǎn)到更高的水平（再加一支電阻），見(jiàn)圖30。正常過(guò)流觸發(fā) 點(diǎn)（用圖30的）由下式給出：此處，ioc為過(guò)流觸發(fā)點(diǎn)的峰值電感電流，viun4為過(guò)流的閾值電壓，典型為 100mv, rilim為檢測(cè)電阻值，rfi和rf2為放大縮小電阻。電容值由正常脈寬及放縮電阻rfi和rf2決定，最好其時(shí)間常數(shù)長(zhǎng)過(guò)變換器 的脈沖寬度。，除非過(guò)流觸發(fā)點(diǎn)中出現(xiàn)次諧波增加，用此常數(shù)求出電容值如下式:cf< vo e%此處，cf為電流限流濾波器電容,vo為輸岀電壓，vin為輸入電壓，fsw為開(kāi)關(guān)頻率，rfi和rf2為放縮電阻值。圖5電流限制復(fù)位 mosfet的

8、柵驅(qū)動(dòng).圖6典型的軟起動(dòng)電容及過(guò)流時(shí)的vout輸出驅(qū)動(dòng)器的漏入電流為200ma,設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)p-mosfeto當(dāng)驅(qū)動(dòng)器拉柵極 到8v吋，驅(qū)動(dòng)電流流回到低電平。高的功耗僅在mosfet導(dǎo)通期間出現(xiàn)。此 特色實(shí)際上的價(jià)值系在高輸入電壓下開(kāi)啟mosfet,此吋，柵驅(qū)動(dòng)電流將離開(kāi), 否則會(huì)導(dǎo)致無(wú)法接受的功耗。 欠壓鎖定保護(hù)欠壓鎖定保護(hù)(uvlo)可以確保合適的ic起動(dòng)。它僅在輸入電壓超過(guò)最小工 作電壓時(shí)才起動(dòng)，它加入一個(gè)窗口，消除由于輸入電源為高阻抗時(shí)的打呃式起動(dòng)。欠壓保護(hù)確保了合適的工作，uvlo電平測(cè)量在vdd端用相對(duì)gnd電平 進(jìn)行。起動(dòng)電壓典型為4.3v,有大約200mv窗口，在4v吋關(guān)斷，如圖7

9、所 示。當(dāng)輸入vdd電壓升至ij4.3v,則1.3v比較器的閾值電壓即超出。一個(gè)run 信號(hào)出現(xiàn)，從輸出關(guān)閉開(kāi)關(guān)，并上200kq電阻降低約200mv電壓，成為4.1 v。 調(diào)節(jié)軟起動(dòng)時(shí)間外部加一支電容css接于ss到gnd控制tps40200的軟起動(dòng)時(shí)間。內(nèi)部一 個(gè)充電電阻接到vdd產(chǎn)生一個(gè)上升的參考電壓，它通過(guò)一個(gè)700mv偏移加到 tps40200誤差放大器的參考輸入，當(dāng)軟起動(dòng)電容電壓低于150mv時(shí)，沒(méi)有開(kāi)關(guān) 被激活，進(jìn)一步增加也沒(méi)有效果。初始慢起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是令控制器不會(huì)出現(xiàn)輸出過(guò)沖。因?yàn)檩敵鲭妷焊S控制器給設(shè)定的基準(zhǔn)電壓值，電路的設(shè)想系產(chǎn)生一個(gè)如圖 32的效果，一個(gè)700mv的偏移次序令

10、控制器不能立即開(kāi)關(guān)，一直到vess充到 700mvo此刻輸出仍為0v,當(dāng)vess超出700mv時(shí)，tps40200的輸出跟隨軟起 動(dòng)時(shí)段的控制，一旦達(dá)到1.4v以上，700mv的內(nèi)部基準(zhǔn)被超過(guò)，ic才開(kāi)始正常 工作。圖7欠壓鎖定屯路慢起動(dòng)時(shí)間大于輸出lc濾波器的時(shí)間常數(shù)，此時(shí)間常數(shù)為：t$ x jl_o x cq計(jì)算軟起動(dòng)時(shí)間間隔很簡(jiǎn)單，它用rc網(wǎng)絡(luò)作指數(shù)充屯從0v充到1.4v, 個(gè)內(nèi)部105 k q充屯屯阻從ss端接到vsst,為應(yīng)用此電壓設(shè)在8v,由內(nèi)部調(diào)節(jié)器箝制，最大充屯屯壓到8v,此結(jié)果用公式表示如下:tss=rc xcssi85 c 55 vsst-1-4'此處，tss為所需

11、的軟起動(dòng)時(shí)間，css為軟起動(dòng)電容，（f）rc為內(nèi)部軟起動(dòng)充 電電阻105k q, vsst為內(nèi)部電壓最高到8v。 輸出電壓設(shè)置及增益調(diào)制.由于輸入到誤差放大器的電流是負(fù)的，反饋?zhàn)杩箍梢赃x擇很寬的范圍，已知 基準(zhǔn)電壓為708mv,電阻ri選擇傳統(tǒng)值，然后計(jì)算r2的值。誤差放大器有直流開(kāi)環(huán)增益至少60db,最小1.5mhz的增益帶寬乘積。它給用戶一個(gè)選擇反饋補(bǔ)償類型的柔性用于它的實(shí)際計(jì)算。由用戶作的增益選擇在跨 越頻率設(shè)置能提供整個(gè)系統(tǒng)的單位增益帶寬，跨越頻率的選擇可使誤差放大器的 開(kāi)環(huán)增益很高，且達(dá)到所需的閉環(huán)增益，這就確保了放大器的響應(yīng)僅由無(wú)源的反 饋網(wǎng)絡(luò)元件來(lái)決定。應(yīng)用實(shí)例設(shè)計(jì)1。輸入812

12、v,輸出3.3v, 2.5a。tps40200組成的降壓型調(diào)節(jié)器如圖10o它能輸岀2.5a,可以3.3v或5v輸 出，按反饋電阻選擇即可。3.3v輸出時(shí)效率可達(dá)到90%, 5v輸出時(shí)達(dá)94%。設(shè) 計(jì)方法的討論包括如下：圖10 tps40200組成的降壓調(diào)節(jié)器電路 mosfet的選擇1. 最大輸入電壓為16v選擇30v的mosfeto2. 選擇電流及rsdon,按要求的損耗分成開(kāi)關(guān)損耗及導(dǎo)通損耗。3. 按輸出功率及效率，其功耗為0.916w,選為fdc654p。均方根電流為:dxrms=10 mwpgate q g x vgah： x fscoss2josss-g 叫=2mw2-22 mw整流二極管的選擇.1耐壓選30v,最大加上的反壓為16v。2.電流.按最小工作的占空比及輸出電流。計(jì)算功耗.=653 mw-6.8 mw電感的選擇.l“x = * g = 32 phpeak輸出電容的選擇lxloio2<lx|co(yos2-vo2)avo<aiox1luo開(kāi)關(guān)頻率的選擇.rrcxcrc = 0.105 xfswrrc = 68.1 qc5 = 470 pf調(diào)節(jié)ocp.ilim = 過(guò)流保護(hù)電路如圖11所示。 r"tps432qggdrvrvddriliv圖11過(guò)流保護(hù)點(diǎn)的確定軟起動(dòng)電容的選擇.tssx103rx in補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì).(