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本帖最后由 fallen 于 2014-6-18 19:09 编辑 3 u( Z8 i* h9 G! B' G3 b& h% v
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最近工作不多，特总结一下这些年的工作。
' a9 H* Q+ t- E* X0 p. G 首先总结用的最多的电源IC buck AP3502E, N$ u* @0 Q7 L- W
1 软启动- B6 }' ?1 A' v- S) ^9 Z! |
AP3502E的PIN8为SS，意思就是soft-start-软启动。那么什么是软启动呢，软启动就是使得输出电压慢慢上升到固定值，目的很简单就是为了降低上电瞬间各器件的应力。图片如图1
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6 u E3 l, K$ A% x/ N0 z 通常的设计在SS脚处接一个电容Css到GND。原理为给Css一个固定的充电电流，充满电压为0.925V。根据基础知识Q=CV,Q=It,可以很方便的计算出Css=(t*I)/V，其中I=5uA,V=0.925，整个渐变的过程所花的时间为t，一般我们在这个地方接100nF电容，计算出来为18-20ms。需要注意的是，这个地方还可以用来做分功率处理，比如电源瞬间负载能力不够，我们可以加大Css的值，也就是延长渐变过程。
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2 介绍几个BUCK DC-DC常用的词汇
0 x+ S8 m/ J* \8 J' \5 i7 n9 R OCP：over current protection 过流保护，一般为检测峰值电流，AP3502E的峰值电流检测点为3.5A，03E的检测点为5.6A。在设计的时候需要严格注意此。. e0 l% C& Y/ t
OVP：over voltage protection 过压保护，这里指的是DC-DC的输出过压保护。当反馈点的电压大于1.1V（AP3502E）或者1.3V(AP3503E)的时候，功率开关管全部关断，当过压现象消失后，芯片重新恢复工作。
* n& p% C1 u' ] SCP：short current protection 短路保护， 短路后，FB的电压会检测到小于0.3V，这个时候会触发短路保护功能，系统的工作频率降低到90K来保护IC，当此现象消失后，芯片重新恢复工作。1 ]3 F1 Z* p$ c/ g. w! `
OTP：over tempeture protection 过温保护，主要是防止IC的结温度过高，当IC的结温超过160°C的时候，IC关闭内部功能与所有的MOSFET管，当此现象消失并且温度降低到130或者140°C的时候，芯片才恢复正常工作。! ~) @) h1 L% u3 p
UVLO：under voltage lock out 欠压保护，当输入的电压低于最小输入电压的时候，IC将不会工作。+ o, B% \% ^! w4 v" s
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3 电感的计算
9 ]6 B2 U: b$ _ 这里我们首先要设计电感。因为在设计的电感值决定了输入与输出电容的选择。我们一般常用的是12V TO 5V 以及12V TO 3.3，下面以12V TO 5V来做详细的介绍。
+ @8 R- h7 ]# q& i& B$ { （1）首先需要考虑的是最大输入电压VIN，由于12V的稳定系数在10%，所以我们取VIN=13.2V来计算，后面将会说明为什么要取最大值。# \& _* S; p' F( _1 r- O6 _% l
（2）VOUT=5V或者5.2V（如果要接移动硬盘的话），这个影响都不太大。4 i4 Y) t$ d6 q# L0 }( s8 h, m: k5 t
（3）假设工作在CCM的模式下，电感的纹波电流是连续。7 Z: H4 p, q8 W$ t" J A; S1 F6 i
（4）根据电感电压与电流的定义V=Ldi/dt，取无源符号约定，得到VIN-VOUT=Ldi/dt，其中di为纹波电流，纹波电流我们一般假设为0.1-0.4的IOUTMAX，在此我们计算IOUTMAX=2A，并取纹波系数为0.4。/ P7 j+ o9 T* K4 f0 ?# O
（5）dt为导通的时间，根据能量守恒可的dt=VOUT/(VIN*F)，其中F为开关的频率=340K。
5 _# m4 B- @; ? S% ?; D" r; N （6）带入到电感的电压与电流的关系公式中，得到L=[VOUT*(VIN-VOUT)]/(VIN*F*IOUTMAX*0.4)，这个是满足CCM条件下，最小的电感量，实际上需要的电感量必须大于此电感量。可以自己在EXCEL里面做好公式来计算，带入数值，最后的计算结果为L=11.4uH。这个时候我们可以适当的加大电感量并取标称值15uH.
7 X; f+ t5 S/ a (7) 注意到，如果把L看成是VIN的函数（VIN为自变量），那么对于这个函数求导，发现此导函数大于0，所以是单调递增，也就是说VIN越大，所需要的最佳电感量也越大。所以我们计算的时候要按照最大的输入电压来计算，如果按照最小电压计算的话，那么在最大电压的电感量将会很小，可能导致进入到DCM模式，使得纹波过大。
4 ~! _! _: [% Y) e8 p, y （8）最后，把15uH的电感带入到公式中，反推纹波电流大概为0.6A，那么电感的峰值电流Ipk=IOUTMAX+0.5*0.6A=2.3A，一般所选取的电感的饱和电流要大于此电流，比如你可以选择2.5A或者以上。另外说一个省成本的技巧，15uH/2.5A的功率电感可能不是那么好找或者比较贵，你也可以折中，因为我们一般都不会使用到2A的额定电流，一般都是1.5A左右，所以换算下来，你可以选择15uH/2A的电感，这个是比较常见的。最后我选择了15uH/2A/CD75的电感。 |
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图1
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发表于 2014-6-18 18:55
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发表于 2014-6-19 08:12
