用于智能卡供電的集成式DC/DC轉換器設計
該系統按照兩周期的概念運行(所有注釋請參見(jiàn)圖2及圖3),并帶有考慮了智能卡要求的特殊結構:
周期1:Q1及Q4開(kāi)通,且電感L1由外接電池來(lái)充電。在此階段,Q2/Q3及Q5/Q6關(guān)斷。
流經(jīng)Q1及Q4兩個(gè)MOSFET的電流在內部被監視,并在達到Ipeak值(峰值電流,取決于可編程輸出電壓值)時(shí)關(guān)斷。在這一點(diǎn)上,周期1完成而周期2開(kāi)始。“開(kāi)通”時(shí)間是電池電壓及引腳10與11之間所連接的電感網(wǎng)絡(luò )值(L及Zr)的函數。
為防止出現不受控運行,4μs暫停結構可確保系統在過(guò)載或低電池輸入情況下只在連續的周期1環(huán)路內運行。
周期2:Q2及Q3開(kāi)通,且存儲在電感L1中的能量通過(guò)Q2轉移到外接負載。在此階段,Q1/Q4及Q5/Q6關(guān)斷。電流流通周期是900ns恒定值(典型值),如果CRD_VCC電壓低于規定值,在這段時(shí)間以后重復周期1。
當輸出電壓達到規定值(1.80V、3.0V或5.0V)時(shí),Q2與Q3立即關(guān)斷,以免在輸出負載上產(chǎn)生過(guò)壓。與此同時(shí),兩個(gè)額外的NMOS——Q5及Q6開(kāi)通,以便完全放掉存儲在電感中的電流,避免在系統上產(chǎn)生振鈴及電壓尖峰。圖3給出了DC/DC轉換器的理論波形。
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/179207.htm

當CRD_VCC被編程為0V,或當智能卡從插座中拔出時(shí),有源下拉Q7迅速對輸出儲能電容進(jìn)行放電,確保當卡在ISO觸點(diǎn)上滑行時(shí)輸出電壓低于0.40V。由于Q7的導通電阻低,輸出電壓在不到100μs的時(shí)間內即迅速下降至400mV,遠低于EMV規定的最大值750μs。
輸出電壓紋波,盡管ISO7816-3或EMV未直接規定,但它在智能卡的運行中扮演重要角色。其峰峰值取決于以下兩個(gè)主要電參數:
1.在輸出硅結構及凈儲能電容之間的總串聯(lián)電阻;
2.穩壓,即檢測帶最小門(mén)限及滯后的輸出電壓的能力。
第一個(gè)參數取決于芯片與外界相連的內部焊接線(xiàn)、連接儲能電容串聯(lián)電阻的引腳接點(diǎn)以及用于連接引腳到負載的印刷電路板銅導線(xiàn)。當大電流通過(guò)引腳時(shí),廣泛采用多焊接線(xiàn)技術(shù),以將串聯(lián)電阻減少至50m(,或者如果使用更寬的焊接線(xiàn),則電阻值更低。
印刷電路板走線(xiàn)的寬度可根據給定應用所需的電流處理需要而定。此外,該串聯(lián)電阻會(huì )是一個(gè)問(wèn)題,因其牽涉到的外部無(wú)源元件隨不同應用變化很大。最關(guān)鍵的部分是儲能電容,因為(基于經(jīng)濟的原因)一般首選低成本類(lèi)型,但這又會(huì )產(chǎn)生幾乎不可能完全消除的高電壓尖峰。
根據用于開(kāi)發(fā)電容的技術(shù)類(lèi)型,寄生元件可能擁有相對較高的值,會(huì )產(chǎn)生較大的不可控制的尖峰。如圖4所示,此等效串聯(lián)電阻(ESR)非常容易引起此類(lèi)尖峰,因為電源電流會(huì )直接流過(guò)它,并將高電壓脈沖帶入輸出源中。

基于在NCN6001和NCN6004A特性化中進(jìn)行的實(shí)驗,最佳的方案是使用兩個(gè)并聯(lián)的4.7μF/10V/陶瓷/X7R電容來(lái)實(shí)現CRD_VCC濾波。ESR在整個(gè)溫度范圍內不超過(guò)50m?,而且標準元件的組合提供一個(gè)可以接受的-20%到+20%的容差,成本增加有限。表2給出了最常用電容類(lèi)型的大致比較。圖5顯示了對于進(jìn)行輸出電壓濾波的不同電容類(lèi)型,NCN6001或NCN6004A演示板上觀(guān)察到的CRD_VCC紋波。在上面曲線(xiàn)上觀(guān)察到的較大且快速的瞬變是非常難以濾除的,因為它們的能量很高。很清楚,鋁電容不適合這類(lèi)應用,應該避免使用。
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