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调速开关|POLA DC/DC模块电源砖电路设计
公布工夫 : 2018-06-15 14:40 阅读量 : 84

POLA模块电源
板级电源设计的成熟度和牢靠度间接影响着电子产物的波动性。在设计庞大的板级DC/DC时,为了减小设计危害,进步设计成熟度,放慢开辟一次乐成率,越来越多的方案引入了DC/DC电源模块。现在主流的DC/DC模块电源消费商次要分为DOSA同盟和POLA同盟两大阵营。


POLA模块黑白开放规范的设计,以是要深化剖析电路有肯定难度。但是思索到POLA模块电源的电路设计根本相反,以是笔者以PTH03030 POLA模块电路为例,对其电路设计停止了深度分析。

PTH03030模块电源总体架构剖析
PTH03030模块电源是一种非断绝的POLA电源,可输入30A电流,模块面积约莫9cm2,接纳PCB多层板设计,可以满意现在高密度板级电源的使用需求,比方多处置器、高速DSP零碎等。


PTH03030模块接纳高密度的双面表贴设计,经过一个外接的电阻完成输入福德正神彩票在0.8~2.5V之内可调,输入服从可以到达93%,任务温度范畴为-40~+85℃。PTH03030模块的产物表面如图1所示。

 

PTH03030模块的零碎构造如图2所示。此中,主动福德正神彩票跟踪模块可以跟踪电源福德正神彩票的上下电时序,完成输入福德正神彩票时序控制;也可以完成成多个POLA模块的输入福德正神彩票相互追踪,或许配合追踪内部福德正神彩票的上下电时序。这个特点十分合适零碎中需求多个福德正神彩票供电且关于上电先后次序有严厉要求的板级电源设计方案。
ON/OFF使能模块用于控制模块电源的输入,在需求独自封闭局部板级电路功用的场所十分实用。


福德正神彩票输入微调模块支持输入福德正神彩票降检测和赔偿调理。该模块还具有输入福德正神彩票正偏或负偏的微调控制功用,可以运用在零碎微调测试的场所。
PTH03030模块维护功用比拟完全,可以完成过温维护、过流维护、欠压锁定维护。

PWM BUCK控制模块设计剖析

PTH03030H模块的降压PWM控制模块(U3)的部分电路如图3所示。

U3控制器外部次要有基准电源电路、软启动电路、300kHz振荡电路、充电泵电路、过流检测电路等。


U3外部有0.8V的基准电源,用来和输入福德正神彩票的反应端子PWM_FB停止环路反应比拟。主流POLA模块电源的输入福德正神彩票最低值是0.8V。


U3的软启动电路可控制上电速率, 软启动延时工夫约莫为5~10ms,整个上电进程在15ms完成,典范软启动工夫为6.5ms。在软启动功用运转时,TRACK管脚必需衔接输出电源福德正神彩票管脚,屏蔽POLA模块的主动福德正神彩票跟踪功用。此时,模块电源的上电受外部的软启动上电模块控制。


U3外部的充电泵电路次要经过外接C20电容完成低输出福德正神彩票的提拔,满意外部局部电路高福德正神彩票的要求。在3.3V输出的条件下,需求C20启动外部充电泵;在5V输出条件下,C20泵电容可以不接。


U3内置的过流检测电路可检测上臂MOSFET的导通电阻RDS(ON)上的电流。假如流过上臂MOSFET的电路超越阈值,其管压降超越R12电阻的压降,招致U3外部的过流比拟器翻转,关断PWM输入,完成过流维护。


实践测试中,R12的福德正神彩票设定在160mV左右,对应45A的过流维护阈值。假如需求完成差别的过流维护阈值,只需求变动R12的电阻值即可。

MOSFET功率模块剖析
MOSFET功率模块的电路如图4所示。此中,U1为MOSFET驱动IC,接纳TI公司的TPS2834,可完成同步整流MOSFET并联对管的驱动。U1的第2管脚接PWM单路输出,颠末外部的双路移相后,输入驱动后级同步整流上臂MOSFET Q2、Q3和下臂MOSFET Q1、Q4。


TPS2834的输入驱动特性比拟优秀,在输出3.3V,输入0.8V,满载30A负载电流时,MOSFET的驱动波形十分抱负,无分明的振铃景象。TPS2834精良的MOSFET驱动特性包管了PTH03030可完成高达90%以上的转换服从。


DT管脚便是上下臂MOSFET的去世区控制管脚,衔接到上下臂MOSFET的中点,可避免呈现上下臂MOSFET由于关断延时而瞬时直通形成的过流隐患。

升压模块剖析
升压电路由U2及其核心电路构成(见图5)。U2是一款SOT-23封装的升压控制器,内置MOSFET,可极大地简化升压模块的核心电路,完成高密度的模块使用。

 

 

U2的开关频率最大可以到达1MHz,在输入相反电流的条件下,可以极大减小升压电感的体积和输入滤波电容的容量和个数。升压控制器内置过流维护功用,当升压输入电流到达400mA时,进入过流维护,使升压芯片不受进一步的破坏。


PTH03030模块的升压电压为6.5V,实践测试最高可以到达28V的升压输入,升压后的电源提供整个模块的MOSFET驱动IC U1,电压跟踪比拟运放的供电。

主动电压跟踪模块剖析
PTH03030模块的一个次要特点便是支持主动电压跟踪控制,由施加参考电压在TRACK脚来完成。施加在TRACK脚上的电压和输入电压经过模块的低电压运算缩小器停止及时偏差比拟缩小,偏差比拟电压经下一级的电压缓冲后,间接控制PWM控制器的FB反应电压。只需运放的输入呼应充足快,就能包管PTH03030的输入电压和TRACK电压精细追随上下电的电压输入时序。


主动电压跟踪功用典范使用电路如图6所示,2个模块的TRACK管脚一同衔接到Q1的D级。零碎上电时,控制电平为低电平,Q1关断,TRACK管脚电压上升,上下两块POLA模块的输入电压追随TRACK脚电压同步上升。当模块到达各自的输入电压设定值时,电压主动跟踪完成,模块各自到达设定点,完成时序上电控制。当需求零碎下电时,控制电平转为高电平,Q1导通,TRACK电压降落,模块输入跟踪降落。

 

福德正神彩票剖析
PTH03030模块的微调模块内部使用电路如图7所示。模块的微调输入电压正/负偏输入的控制脚辨别是9和10脚,正偏微调电阻Ru经过场效应管Q2接地,负偏微调电阻Rd经过场效应管Q1接地。当需求输入进入正偏形式时,只需在Q2的栅极施加高电平,使Q2导通,Ru回路导通,经过外部的微调电压分压,可完成输入电压的正偏移输入,负偏电压微调输入同理。

维护功用模块剖析
PTH03030模块的全局过温维护电路如图8所示。U4是一款SOT-23封装的温度传感器IC,经过和核心电路共同可以完成模块的过温维护功用,避免模块电路呈现非常过温废弃的隐患。过温维护电路在模块温度超越OTP维护阈值时,会主动将INHIBIT使能管脚电压下拉,输入全局关断电压。


过温维护不接纳芯片内置的过温维护电路,次要是思索到POLA模块上的多种控制芯片的过温维护阈值存在团圆性。而经过OTP电路完成全局过温联动,的确是不错的专业设计思索。


PTH03030H的ON/OFF开关由INHIBIT使能管脚控制,可完成全局模块的关断或许输入。INHIBIT管脚不是TTL接口的电平,在设计阶段留意不克不及间接和3.3V逻辑器件的I/O间接衔接

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