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描述升压变换器如何产生三个轨道

来源:analog 发布时间:2024-01-02

摘要: 应用说明描述升压变换器如何产生三个轨道。

图1标准升压变换器由IC1, C1, L1, D1和C2组成,除主输出外,还产生两个辅助电源轨(10V和-5V),并添加一些小型且非常低成本的额外组件。这种轨对于小型手持仪器的电路是有用的,这些仪器通常需要超过信号范围的电源电压。


图1所示。添加外部电荷泵到这个5V升压转换器产生10V和辅助轨道5 v。

5V±2%的主稳压输出由0.8V到5.5V的输入电压维持(即从1到3个电池单元的电池组)。输入为1.8V(两个扁平电池),其他轨无负载时,可产生25mA,效率高达80% ~ 90%。

-5V和10V输出来自低成本的离散电荷泵,由转换器的开关节点(LX)通过“飞行电容器”C3和C6驱动。LX节点在0V和5V轨道上方的一级二极管之间切换,因此电荷泵的驱动电压调节得相当好。此外,D1上的压降在某种程度上补偿了两个电荷泵输出中的二极管压降。

更有用的是IC1在辅助轨道上的负载增加时的行为。其内部控制方案(限流、最小关断时间、脉冲频率调制)不断调整其开关频率以适应从轨中吸取的净负载电流:当负载增加时频率增加,通过飞行电容器产生更大的能量转移。其结果是对电荷泵输出的一种伪调节。

这些供电轨用于驱动精密运放,其输入CMR和输出范围在供电轨内为2V至3V。因此,如果-5V输出低于-3V, 10V输出高于8V,则导轨足够好。因此,所示的组件被选择为最低成本和最低纹波而不是最大调节。例如损耗RC输出滤波器,以及选择硅信号二极管而不是肖特基二极管。4.7µF电容器C4和C7可以是高esr,商用多层陶瓷类型,额定电压为16V, 1206外壳和Y5V介电-例如AVX的1206YG475ZAT2A。

输出纹波随电源电压和输出负载变化。该电路在输入电压为1.8V的情况下工作,在负载范围内产生纹波幅值,10V轨为2mV至10mVp-p, -5V轨为15mV至30mVp-p。通过将C5和C8增加到2.2µF,可以将这些纹波电平分别降低到1mV和5mV。

在无辅助轨的情况下,5V输出的最大可用负载电流随输入电源电压(图2). 您可以通过用低损耗肖特基二极管替换D1来增加可用输出功率。在输入1.8V时,三个导轨的可用输出功率(5V时负载10mA, 10V时负载5mA, At时负载5mA)5 v)是125兆瓦。基于三个扁平电池的2.7V输入产生275mW。


图2。图1中主5V输出的可用负载电流随着输入电压的增加而增加。


图3。图1中的标称10V和-5V辅助输出随输出电流的变化如图所示。

MAX858工作时电感电流峰值为125mA。如果您需要更大的电流,请将其替换为MAX856 (500mA)或MAX756 (1A),它们相应地缩放可用输出电流。注意,这些变化需要不同的无源元件:电感和主输出二极管必须额定电感的峰值电流,但电荷泵可以保持不变,如果他们的输出电流变化不大。

也可以保留便宜,常见的商品双二极管BAV70和BAV99,但详细规格各不相同,因此请仔细查看实际使用部件的数据表。例如,不同制造商的BAV70直流正向电流(I(F))和峰值正向浪涌电流(I(FSM)为1µs)的差异如下:I(F) = 200mA;I(FSM) = 500mA (Motorola), I(F) = 600mA;I(FSM) = 2A (National Semiconductor), I(F) = 125mA;I(FSM) = 4A (Philips), I(F) = 250mA;I(FSM) = 4.5A (Temic)。这种谨慎可能是明智的所有第二来源的考虑。

注:升压DC-DC变换器已经改进,因为这个电路最初构造。考虑在这个电路中尝试MAX1724。它具有更小的封装(SOT23与micromax),消耗的静态电流显着减少,并且由于包含同步整流器而消除了二极管D1。由于内部同步整流器,该开关的LX节点不会在二极管降高于输出电压时切换,但是-这会使+10V和- 5v输出的幅度从使用原始DC-DC转换器实现的电压下降约一个二极管降。

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