-44- 〈国外电子元器件》1gg8年 第 5期 199S年 5月 ●新 特 器 件 应 用 碉 沩低 仗波 计厶稳 再器 ML4790 揄 出电 ^可 北京 ss013部 队 许 英 摘要 :升 压变换器广泛用 于由电池供电的通信设备 中。为延长 电池的使用时 间,必 须设法 提 高升压稳压 器的效率。ML饣 90升 压稳压器采用 了同步整流电路和低压差线性稳压器 因此 ,不 但 效率很 高,而 且纹波电压也很低。本文详 细介 绍了 ML4790内 部 结构和 工作原 理 ,还 详 细介 绍 了实用电路的设计方法。 关键词 :脉 冲频 率调制 低压差线性稳压 器 串联 等效电阻 串联等效电感 , 1.概 述 ML/I” 0内 部框图如图 1所 示。它是一种高 效脉冲频率调制 (PFM)升 压型开关稳压器 ,在 ・ 该 稳 压 器 内部 ,还 串有 低 压 差 线 性 稳压 器 ●输出纹波电压很小 (一 般为 5mV); ●输入电压为 1Ⅴ 时,可 保证满载起动 ,静 态工作电流小于 100FtA,可 延长电池使用时间 ●为了提高效率 ,采 用了脉冲频率调制 ,还 采用了同步整流器和低压差线性稳压器 ; ; (LDO),这 样可最大限度地降低压降,提高开关 ●外 围元 件很少 电源的效率。ML锣 gO可 把单只或多只电池输人 电压变换成纹波电压很低的可调电压 ,满 足集成 电路的要求。 该电源特别适用于要求纹波电压很 ●输 出电压 可调 (2.5~5.0V)。 ; p 3.管 脚功能 低的便携式通信设各。ML4790内 含同步整流 器 ,不 需外接 肖特基二极管 ,提 高 了变换效率。 2.主 要特点 管脚排列如图 2所 示 ,各 脚功能如下 脚 1(Vri)∶ 电池输人 电压 脚 以GND):模 拟信号地 : ; ; 脚 s【 sENsE):设 置输 出电压的调整端 c 1一 ・ 接 电源监控 图1 ML+T∞ 内部框 图 ; 输 出电压 可调 的低 纹 波升 压稳 压 器 ML4790 -45- o N 啷 NcND蚺 vˉ 哂 oNvι sΗ τ 铷 图 2ML47gO管 脚排列 脚 4(V。uT)∶ 低 压 差 线 性 稳 压 器输 出 刂 Vos● ‘‘ ‘ oR。 9 ; 脚 5(V:。c,gr):外 接输 出滤波电 容器的升 压变换器输 出端 图 3 ML叼 gO内 部电路 ; 脚 6(VL):外 接升压电感 脚 7(sHDN):提 高该脚 电位可关断稳 压 ; 器 ,使 负载与输入端隔离 脚 8(PWR ; GND):功 率接 地端。 4.极 限值 V:cxⅪ T:7V 其 它 任意 脚 的 电压 ‰ :GND-0.3V~ r十 0.3V 1A 低压 差输 出电流 :25OmA 厶屺 (平 均开关电流 ):500mA IPEAK(开 关峰值电流 )∶ 结温 △sO℃ 存贮温度范 围 :ˉ 甾 ~150℃ 热阻 (塑 封 ):110℃ 5.工 作条件 温度 范 围 :, ML4790Cs-X:0~170℃ ML4790ES-X:ˉ 20~70℃ 输 人 电压 : ML4790Cs-X:1.0~6Ⅴ ML4⒎ⅪⅡ -X△ .1~6V 输 出 电压 :2.5~5.5V 6.基 本 工作原理 ML4790将 脉冲频率调制 (PFM)∮ 与同步 整流技术相结合 ,并 且输出端又加人了低压差 线性稳压器。 因此该稳压器的输 出纹波电压很 低 ,效 率很高。PFM调 节器在一固定周期内使 电感贮能 ,然 后 ,在 下一个周期开始前∵释放掉 全部贮能。采用 MOSFET同 步整流器 ,不 需再 用 肖特基 二 极管 ,这 样 可减少损耗及外 围元 件。低压差线性稳压器可使输 出纹波电压降低 到 5mV以 下 ,采 用特殊的反馈技术 ,可使低压 差线性稳压器与 PFM实 现最佳结合 ,从 而大 大提高稳压器的效率。 ML4790内 部电路如图 3所 示 ,PFM部 分 由 Ql、 Q、 A1、 单稳态触发电路 、双稳态触发电 路以及 L1Cz组 成 ,LIDo部 分 由 α 、As偏 压控 ∶ C。tr组 成。 制 R1、 氏、 6.1低 压差线性稳 压器 (LDO)的 工作原理 运放 As为 误差 比较放大器 ,分 压电阻 Rl、 氏 决定的输人电压与基准电压,经 As比 较放大 后 ,加 到串联调整管 a的 栅极。当输出电压低于 所需电压时 ,A:输 出电压升高 ,α 的压降减小 ‘同样 ,如 果输 使输出电压上升到规定的稳定值。 人电压高于所需的稳定值 ,戍 输出电压使 α 的 , 压降增加 ,从 而使输出电压下降到规定值。 6.2PFM升 压变换器工作原理 sT等 于 当 PFM升 压变换器输 出电压 V:。。 或高于低压差线性稳 压 器输 出电压 (Vc,biT十 Vt冫 s)时 ,低 电平升压变换器控制电路不工作。 当 m低 于线性稳压器输 出电压时,Al输 出 VR。 。 高电压 ,电 容器 G充 电。因为 凡 通常输出高电 “ 平 ,因 此双稳态触发器置 1” ,单稳态触发器使 -46- 国外电子元器件》1g98年 第 5期 《 ′ 199g年 5月 Q导 通 ,电 感 △ 充电 岛ts,然 后 ,Ql关 断 ,△ 释 放贮能。△ 两辅 电压与电池 电压串联后 ,通 过 Q的 体二极管对电容 G瞬 时充电。但是 ,当 Q 的源极电压超过漏极电压时 ,电 流取样 比较放 大器 凡 使 Qz的 栅极变为低电平 ,从 而使 Q的 体 二极管短 路 ,然 后 电感 L1通 过 Q对 G充 电。当流经 Q的 电源电流变 为零时 ,凡 输出高 电平 ,双 稳态触发器重新王位。 7.电 路设 计 MI'四 c,0实 际应 用 电路 如 图 4所 示 ,主 要 元件 设计 方 法 如 下 当输入 电压 : 7.1升 压 电感计 算 L时 ,应 当兼 顾 效 率和最大输 出 电流 。 电感 量 太大 ,在 恶 劣条 件 下 ,稳 压 器 就 不 能输 出正 常 电流 ;电 感量 太 在 实 际应 用 中 ,选 择 电感 小 ,效 率将受 到 影 响 。通 常 I'可 按下 式计算 VN=2.4V,输 出电压 %uT=5V,L=2助 ΙH,允 许 纹 波 电压 为 K肮 V ≯ 时 ,则 G的 最 小 容 量 为 15u△ 等 效 串联 电阻 ESR癖 ESR可 按下式 计 算 :‘ Ω : ‰怼 =Ⅰ ∶ 钅严宅 r F艿 7.3输 出电容 选 择 LIDo线 性 稳 压 器输 出 电容 的 作 用 是 稳 定 η为效率 ,0.7Κ 下钿 .“。I'的 选择已考虑 了不良条件的影响,效 率取决于输人电压与电感 输 出电压 和 高频 滤 波 。输 出电容应 选 用容 量 为 量。当电感量 I'下 降到 1⒐ tH时 ,效 率将下降到 7()%~乃 %。 在 L=4%H时 ,叩 =QO%,L超 过 4Tl,H后 ,同 步整流器就不能可靠地工作。确定 了 1'的 最佳值后 ,流 过电感的最小电流可按下式确 小 于 ⒌ H的 电容器 。 定 7.5输 出电压设 定 : 切m⒀ ≠锣苄h叩 为 F保 证工 作 可 靠 , 廴r距 AK)不 能超过 1A◇ 由 经 验 公 式 得 知 ,电 感 的 阻 抗 应 为 ⒌ 1Ω 工 10品 Ω/uHo若 允 许 最 大 感 抗 为 1mmΩ ,则 一 般选取 100mΩ 。 72升 压电容器计算 接在 ⅥKv骈 脚的电容为升压电容器。在图 3中 ,该 电容给负载供电:降 低输 出电压的纹 波 。纹波电压 主要受三 个参 数 (容 量 、ESL、 ¤R)的 影响。电容量可按下式计算 ;9 1O0uF,ESR小 于 100ェ 1Ω ,等 效 串联 电感 ESL ∷ 7.4输 入 电容选 择 输 人 电 容 为 去 耦 电容 、 容 量 一 般 应 在 47uF~100uF之 间选择 。 调节 SENSE端 的取样 电阻 ,输 出电压 可在 2.5~5.Ⅳ 内变 化。输 出电压可按下式计算 : Vo田 =0.2X呷 式中 凡 =硐 kΩ 。 为了减 少 系统 误 差 , J) 盱△ ∶ (|[;∶ :;;∠ R1和 氏 苴接影响输出电压 ,如 果输 出纹 波电压过高 ,可 在 %uT脚 与 SENSE脚 之间加 ˉ ・ 人陶瓷滤波器。 咨询编号 :980513