1 引言
max1524是美国maxim公司生产的一种小型、升压型dc-dc转换器,可应用于升压型、sepic 、反激型等多种拓扑结构。具有固定的导通时间和最小的关断时间,可以在较宽的输入/输出电压组合和负载电流下提供高效率。固定的导通时间是可以选择的,分别是最大占空比为50%的0.5μs和85%的3μs,使其在较宽的输出范围内,对外接元件的尺寸和成本的优化更为方便。 max1524采用自举工作方式,允许在较低的输入电压下启动,器件具有内部软启动和短路保护功能,并且具有故障锁定功能,当发生短路时自动关断控制器。该器件采用6引脚的sot23封装,具有低静态电流(25μs),不需电流检测电阻。广泛地应用于数字相机、液晶显示器和其它低功耗的电子产品中。
2 工作原理
2.1 封装形式
max1524的封装形式如图1所示。
2.2 引脚功能
——脚1gnd,接地端;
——脚2fb,反馈输入,连接一个外部电阻分压器,fb的反馈值为1.25v;
——脚3set,导通时间控制,当连接到vcc时,为3μs,占空比为85%;当连接到gnd时,为0.5μs,占空比为50%;
——脚4shdn,关断控制输入,高电平为正常工作,低电平为关断状态;
——脚5ext,外部mosfet驱动端;
——脚6vcc,电源输入端,用0.1μf的电容器旁路,输入范围为2.5v~5.5v,采用自举工作方式,通过一个10ω的电阻器串联在输出端。
2.3 工作原理
max1524一般采用自举工作方式,其低压启动振荡器保证输入电压在低于1.5v时启动器件。启动振荡器用一个25%的占空比信号触发mosfet,使输出电压升高,当输出电压超过欠压封锁阈值时,使正常的控制电路开始工作,而启动振荡器停止工作。
对于不同的输出电压/输入电压组合,max1524具有可选的固定导通时间,从而实现高效工作。高升压比时推荐使用3μs的导通时间,这样允许占空比超过80%,可以改善工作效率。在低升压比和高频工作时,使用0.5μs的导通时间比较好,这样可以减少外接电感器和电容器的尺寸。
max1524的软启动功能可以减小启动时的电感电流、输入电容和电感应力。软启动时间为3.2ms,不需外部元件。当软启动结束,若输出电压降到正常稳压值的一半以下时,器件工作在故障锁定状态,使shdn处于低电平,器件处于关断状态,内部控制电路关闭,ext输出低电平,电流降到1μa,输出电压比输入电压低一个二极管正向导通压降。当vcc降到2.37v以下时,器件被欠压锁定。
3 典型应用
max1524可以在连续或非连续模式下工作。当电感电流不允许衰减到零值时,器件在连续模式下工作,这需要选用大电感,使电感纹波电流低于输入电流的一半。该模式的优点是峰值电流较小,电阻损耗小和输出纹波低。当电感足够大,使最大负载下的纹波电流为输入电流的30%时,可以使暂态工作特性最好、效率最高。但是在轻载下,例如负载小于最大负载的1/6时,会转变到非连续工作状态。
在非连续模式下工作有两种情况:(1)高输出电压,即输出电压/输入电压超过了max1524最大占空比时可以得到的数值。当外加占空比超过最大占空比的80%时,需采用非连续工作模式。(2)小输出电流,当最大输出电流非常小时,若使用大电感,在体积和费用上均不划算,此时可以使用小电感使其在非连续模式下工作。当负载电流与输出电压/输入电压比值的乘积低于几百毫安时,需采用非连续模式工作。
1)输出电压的设置:在输出和地之间通过电阻分压器连接到fb端,r2在30kω~100kω之间选择,r1由式(1)计算后选择。
3.1 连续模式下的设计
1)导通时间的选择
对于连续工作状态,max1524的占空比必须高于外加最大占空比。当外加占空比高于45%时,连接set与gnd,0.5μs的导通时间使开、关的速度非常快;当应用80%的占空比时,应连接set与vcc,得到3μs的导通时间,此时必须采用非连续工作模式。
2)开关频率的确定
在连续模式中,对于重载或中载,开关频率与负载il无关,与vin有关。
若计算出li不是标准值,应选择最接近此计算值的标准值,误差可在±50%之间。若选择的电感值低于计算的理想值,峰值电感电流会偏高一点,反之,峰值电感电流会偏低一点。鉴于工作频率较高,推荐使用铁氧体铁芯,不要使用一般铁芯。电感的饱和电流应高于计算的峰值电流,并且其串联等效电阻(esr)应尽量低。串联等效电阻的能耗为: