基于 ISL6526 和 ISL6527 PWM 控制器的嵌入式 DC - DC 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)

在電子設(shè)備的電源設(shè)計(jì)中，DC - DC 轉(zhuǎn)換器是實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換和功率控制的關(guān)鍵組件。今天我們就來(lái)深入探討一下基于 ISL6526 和 ISL6527 PWM 控制器的嵌入式 DC - DC 轉(zhuǎn)換器。

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一、ISL6526 和 ISL6527 概述

ISL6526 和 ISL6527 這兩款 IC 專為低電壓、高功率應(yīng)用提供電源控制和保護(hù)。它們可以在 3.3V 至 5V 的偏置電壓下工作，內(nèi)部集成了高性能誤差放大器、高精度參考源、固定的 300kHz 或 600kHz 內(nèi)部振蕩器、過(guò)流保護(hù)電路以及兩個(gè)用于同步整流降壓轉(zhuǎn)換器的 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器。這兩款芯片都能在 DC - DC 轉(zhuǎn)換器吸收電流時(shí)調(diào)節(jié)輸出電壓，而且 ISL6527 還支持使用外部參考源。它們采用小型的 14 引腳 SOIC 或 16 引腳 5x5[mm] MLFP 封裝，詳細(xì)信息可在各自的數(shù)據(jù)手冊(cè)中找到。

二、參考設(shè)計(jì)

評(píng)估板選擇

評(píng)估板特點(diǎn)

ISL6526EVAL1 板搭載 ISL6526CB，并附帶 ISL6526ACB 樣品，更換控制器即可對(duì) ISL6526ACB 進(jìn)行評(píng)估。ISL6527EVAL1 同理。而 ISL6526EVAL2 和 ISL6527EVAL2 無(wú)需任何修改即可直接進(jìn)行評(píng)估。所有評(píng)估板都采用相同的輸出濾波器、補(bǔ)償組件和 MOSFET，輸出配置為 2.5V，最大負(fù)載 5A。ISL6526 評(píng)估板輸出固定，ISL6527 評(píng)估板則可通過(guò)電位器將輸出電壓從 0.75V 調(diào)節(jié)到 3.0V。

三、快速啟動(dòng)評(píng)估

評(píng)估板開(kāi)箱即用，可接受 3.3V 至 5V 的標(biāo)準(zhǔn)電源輸入電壓，通過(guò)外部負(fù)載來(lái)測(cè)試輸出。板上設(shè)有引入電源和從穩(wěn)壓輸出端汲取電流的接口，還有三個(gè)測(cè)試點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)與 ISL6526 和 ISL6527 的 CPVOUT(TP3) 和 CT1(TP1) 引腳的開(kāi)爾文連接，ISL6526 的 ENABLE 引腳和 ISL6527 的 REF_IN 引腳可從 TP2 進(jìn)行探測(cè)。

四、推薦測(cè)試設(shè)備

為了測(cè)試 ISL6526 或 ISL6527 的功能，建議使用以下設(shè)備：

1. 可調(diào) 0 - 5V、5A 能力的臺(tái)式電源
2. 電子負(fù)載
3. 帶探頭的四通道示波器
4. 精密數(shù)字萬(wàn)用表

五、電源和負(fù)載連接

輸入電壓連接

將可調(diào)臺(tái)式電源的正極連接到 3.3V 接口 (J1)，負(fù)極連接到 GND 接口 (J2)。

輸出負(fù)載 - 源電流連接

將負(fù)載的正極連接到 VOUT 接口 (J3)，負(fù)極連接到 GND 接口 (J4)。

輸出負(fù)載 - 吸收電流連接

需要注意的是，負(fù)載的返回端必須浮空。將負(fù)載的正極連接到 3.3V 接口 (J1)，負(fù)極連接到 VOUT 接口 (J3)，以觀察調(diào)節(jié)器吸收電流時(shí)的輸出情況。

六、啟動(dòng)和關(guān)機(jī)

啟動(dòng)方式

有兩種啟動(dòng)方式。第一種是給 IC 上電，當(dāng)輸入電壓達(dá)到上電復(fù)位 (POR) 閾值后，軟啟動(dòng)功能可使輸出電壓受控上升。第二種是使用 Enable/Shutdown 功能，將 ISL6526 的 ENABLE 引腳或 ISL6527 的 OCSET/SD 引腳拉低至 0.8V 以下，可禁用調(diào)節(jié)器，釋放該引腳則可啟動(dòng)調(diào)節(jié)器。

關(guān)機(jī)方式

將 OCSET/SD 引腳或 ENABLE 引腳拉低并保持在 0.8V 以下，調(diào)節(jié)器將關(guān)閉，MOSFET 柵極立即拉低。

七、ISL6527 輸入?yún)⒖?/h2>

ISL6527 的一個(gè)顯著特點(diǎn)是其用于調(diào)節(jié)輸出的參考源來(lái)自外部，這使得轉(zhuǎn)換器能夠以任意期望的比例跟蹤另一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出，或者放大小信號(hào)。

八、紋波電壓和瞬態(tài)性能

紋波電壓

圖中展示了 ISL6526 和 ISL6527 在 300kHz 或 600kHz 運(yùn)行時(shí)的輸出紋波電壓。

瞬態(tài)性能

分別給出了源瞬態(tài)和吸收瞬態(tài)負(fù)載下輸出的響應(yīng)情況。

九、無(wú)損輸出電壓下垂

下垂是指輸出電壓的有意下降，與輸出電流成正比。采用下垂技術(shù)可以利用靜態(tài)調(diào)節(jié)要求，擴(kuò)大瞬態(tài)邊緣輸出偏移的可用裕量，從而改善動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。在 ISL6526/27 評(píng)估板上雖未設(shè)置實(shí)現(xiàn)下垂的組件，但在實(shí)際設(shè)計(jì)中，若需要實(shí)現(xiàn)下垂，可通過(guò)在輸出電感兩端放置 RC 低通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)，該濾波器的時(shí)間常數(shù)應(yīng)與輸出電感及其對(duì)應(yīng)的直流電阻的時(shí)間常數(shù)相等或非常接近。

十、效率

ISL6526 和 ISL6527 調(diào)節(jié)器可實(shí)現(xiàn)高效系統(tǒng)，評(píng)估板的效率如圖所示，轉(zhuǎn)換器在吸收和源電流時(shí)的效率相同。

十一、總結(jié)

ISL6526 和 ISL6527 是多功能的 PWM 控制器，使用這兩款 IC 可以實(shí)現(xiàn)緊湊且高效的調(diào)節(jié)器。它們的小尺寸和豐富的功能使其成為許多低電壓電源解決方案的理想選擇。

大家在實(shí)際設(shè)計(jì)中，是否遇到過(guò)類(lèi)似芯片在使用過(guò)程中的一些特殊問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。