LM2717-ADJ雙降壓式DC-DC轉換器的設計方案

LM2717-ADJ是國半公司推出的產品，是一種由兩個PWM降壓式轉換器組成的雙輸出、電壓可調的IC。該器件主要特點：第1路降壓式轉換器的內部開關管的開關電流可達 2.2A（R DS(ON) =0.16Ω）；第2路降壓式轉換器的內部開關管的開關電流可達 3.2A（RDS(ON)=0.16Ω）；輸入電壓范圍4～20V；輸出電壓可由兩外設電阻設定，最低電壓為1.267V；開關頻率可設定在300～600kHz范圍內；內部有輸入欠壓保護及過熱保護；24引腳TSSOP封裝；工作溫度范圍-40℃～+125℃。 該器件組成的雙電源主要應用于TFT-LCD顯示器、手持式電子裝置、便攜式電子產品及膝上計算機等產品。
引腳排列與功能
　　LM2717-ADJ的引腳排列如圖1所示，各引腳的功能如圖1所示。

　　圖1 LM2717-ADJ的引腳排列
有關參數（典型值）
　　LM2717-ADJ有關參數如下：靜態電流I Q=2.7mA；基準電壓V BG=1.267V；輸入電壓V IN為4～20V；開關電流限制值：第1路為2.2A，第2路為3.2A；頻率設定是電阻R F：R F=4.64kΩ時，F SW=300kHz；R F=2.26kΩ時，F SW=600kHz；關閉控制：電源正常工作，VH>1.8V；電源關閉，NL<0.7V；輸入電壓V IN低于3.6V時低壓鎖存；輸入電壓V IN高于3.8V時正常工作。
典型應用電路

　　圖2 輸出15V及3.3V的應用電路

　　圖3 輸出5V及3.3V的應用電路

　　圖4 自舉升壓電路
　　LM7217-ADJ的典型應用電路如圖2及圖3所示。圖2是一種輸入17～20V，輸出15V及3.3V的應用電路；圖3是在相同輸入電壓下，輸出5V及3.3V的應用電路。這兩個電路的基本參數都相同，主要差別在設定輸出電壓到反饋端的電阻分壓器的阻值不同。圖2、3中的C BOOTx（x值是1或2）是自舉式升壓電容器，它可以提高驅動器的電壓，保證N-MOSFET有足夠的VGS電壓，如圖4所示。在上電的瞬間，從VIN→D→C BOOST→LX→C OUTX到地的電流給C BOOST及C OUTX(包括C OUTXA)充電，由于C BOOST<<（C OUTX+C OUTXA）,所以V IN的電壓大部分降在C BOOST上。C BOOST上的電壓V CBOOST等于驅動器電壓V DRI，保證了N-MOSEFT的V GS電壓值。
　　本文主要介紹電路中一些元器件參數的選擇。
1 輸出電壓的設定
　　輸出電壓V OUT與圖1、2中的反饋電路分壓電阻R FB1(3)及R FB2(4)有關，其關系式為：
　　V OUT=(1+R FB1(3) /R FB2(4) )×1.267V （1）
　　現R FB2(4)設為20kΩ,則在要求的V OUT下可求出R FB1(3)值。例如，V OUT要求3.3V，R FB2設為20kΩ,按上式可求得R FB1為32.09kΩ，可取33kΩ（圖中R FB1=36.5kΩ、R FB2=20.4kΩ，則按公式計算出V OUT=3.53V，這考慮是在有負載時，輸出電壓有下降的原因，將電壓提高了0.23V）。
2 輸入電容C IN及輸出電容C OUT選擇
　　輸入電容要選擇等效串聯電阻（ESR）小的鋁電解、鉭電解電容或陶瓷電容。電容要根據其紋波電流尺寸大小來選擇。紋波電流I RIPPLE與I OUT、V OUT、V IN有關，其關系式為：
（2）
　　例如，I OUT=2A、V OUT=3.3V、V IN=17V，則可求得I RMS=0.79A。則可從電容器樣本上找到耐壓為25V、允許紋波電流大于0.79A的電容器即可。
　　輸出電容除要滿足紋波電流要求外，還要求滿足輸出紋波電壓的要求，一般可根據要求的紋波電壓V RIPPLE來確定C OUT的容量大小，其關系式為：
V RIPPLE=I RIPPLE(E SR+1/8F SW×C OUT) （3）
　　式中，I RIPPLE為紋波電流、ESR為輸出電容的等效串聯電阻、F SW為開關頻率。C OUT應選ESR小、允許紋波電流大的OS-CON或POSCAP（有機聚合物為電解質的鋁或鉭電解電容）。輸出電容往往再并聯一個小容值的陶瓷電容，可濾去高頻紋波電壓。
3 肖特基二極管（D1、D2）的選擇
　　肖特基二極管的耐壓要大于最大輸入電壓25%以上，額定整流電流要等于最大輸出電流。
4 電感器L1及L2的選擇
　　電感器L1及L2下式計算：
L1或L2=（V IN-V OUT）V OUT/V IN×I RIPPLE×F SW （4）
　　例如，V IN=17V、V OUT=3.3V、I OUT(max) =2A、I RIPPLE=0.6A、F SW=300kHz，則L1或L2為14.8μH（計算值），可取標準值22μH。式中，I RIPPLE取I OUT(max)的30%作估算值，若I OUT(max) =2A時，則I RIPPLE=0.6A。電感器的飽和電流要大于1.2×I OUT(max) ，且要選其直流電阻小的電感器（≤0.2Ω）。
5 軟啟動電容的選擇
　　軟啟動的目的是防止啟動時的大沖擊電流的產生，方法是通過向外接軟啟動電容CSS充電。軟啟動時間TSS與CSS及充電電流ISS的關系為：
T SS=C SS×0.6V/ ISS （5）
　　一般T SS取3ms，I SS的典型值為 9μA，則C SS可取47nF。
結束語
　　在實際使用中，只要按輸出電壓來計算R FB1(3)及R FB2(4)，其它元器件可按圖1、2的參數選擇即可，不必一一計算。例如，圖中D1、D2肖特基二極管用的型號MBRS240是耐壓40V、額定正向整流電流是2A的。若此器件找不到，MBR350（額定正向整流電流是3A，耐壓50V）也可代用。輸入、輸出電容的紋波電流按30%I OUT(max)來估算，選電容器的允許紋波電流大于30%I OUT(max)的即可；另外，選ESR≤50mΩ的為好。