高頻率、高輸入DC/DC轉換器設計實(shí)例

　　瞬態(tài)響應是電源性能級別的一個(gè)較好指標。我們利用每種電源的波特圖來(lái)表明高開(kāi)關(guān)頻率的對比情況(參見(jiàn)圖3)。如圖所示，每個(gè)電源的相位裕度在45°和55°之間，其表明瞬態(tài)響應得到較好的抑制。交叉頻率約為開(kāi)關(guān)頻率的1/8。使用快速開(kāi)關(guān)DC/DC轉換器時(shí)，設計人員應確保電源IC誤差放大器具有足夠的帶寬來(lái)支持高交叉頻率。TPS54160誤差放大器的單位增益頻寬一般為2.7 MHz。表5顯示了實(shí)際瞬態(tài)響應時(shí)間以及電壓峰值過(guò)沖的相關(guān)值。開(kāi)關(guān)頻率越高，過(guò)沖值便越是更低，原因是更寬的帶寬。

　　表 5 瞬態(tài)響應

　　表 6 小占空比時(shí)抖動(dòng)與“導通”時(shí)間之比

　　抖動(dòng)考慮

　　高轉換比和更高頻率時(shí)，會(huì )存在噪聲問(wèn)題。當選擇某個(gè)高開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，設計人員應考慮抖動(dòng)和DC/DC轉換器的最小“導通”時(shí)間。當占空比較小時(shí)，抖動(dòng)噪聲便為開(kāi)關(guān)脈沖的更大百分比。表6顯示了48-V到5-V轉換比時(shí)，抖動(dòng)與“導通”時(shí)間之比。我們假設，在該相位節點(diǎn)上存在0.5-V二極管壓降和20-ns抖動(dòng)。

　　結論

　　設計高頻開(kāi)關(guān)轉換器時(shí)，存在許多折中考慮。本文介紹的一些優(yōu)點(diǎn)包括更小的尺寸、更快的瞬態(tài)響應，以及更小的電壓過(guò)沖/欠沖。獲得這些優(yōu)點(diǎn)的代價(jià)是效率低和散熱多。但是，在挑戰性能極限的過(guò)程中同樣也存在許多陷阱，例如：脈沖跳躍和噪聲問(wèn)題。在為高頻應用選擇一種寬輸入電壓DC/DC轉換器以前，我們應該首先查看制造廠(chǎng)商提供的數據表，以了解一些重要的規范，例如：最小“導通”時(shí)間、誤差放大器的增益帶寬、FET電阻以及FET開(kāi)關(guān)損耗。在這些規范下運行良好的IC價(jià)格昂貴，但卻對得起它的價(jià)格;在設計人員擔心如何處理某個(gè)棘手的設計問(wèn)題時(shí)，其更加易于使用。