基于LM2733升压电路设计
简介
LM2733是TI公司的具有40V内部FET开关的升压变换器,其封装为SOT-23极小封装器件,开关频率有0.6MHz和1.6MHz两个版本,该芯片具有如下特性。
• 40V DMOS FET 开关
• 1.6MHz("X") 、 0.6MHz("Y") 开关频率
• 低 RDS(ON) DMOS FET
• 高达 1A 的开关电流
• 宽输入电压范围: 2.7V 至 14V
• 低关断电流 (< 1µA)
• 5 引脚 SOT-23 封装
• 使用微型电容器和电感器
• 逐周期电流限制
• 内部补偿
其典型应用电路如下图所示。
关键参数
输入电压范围为2.7V~14.5V
SHDOWN关断引脚电压为0-VINV可以通过外部IO口进行关断
反馈引脚FB典型电压值1.23V
IFB=60nA(注意反馈分压带电阻值,不能太小,太小了容易使得流过反馈引脚电流较大,且功耗较大)
芯片内部结构如下图所示。
LM2733器件是一款开关转换器IC,使用电流模式控制以固定频率(0.6或1.6 MHz)工作,可在较宽的输入电压范围内实现快速瞬态响应,并具有逐脉冲限流保护功能。 因为这是电流模式控制,所以与开关FET串联的50mΩ感测电阻器可用于为脉冲宽度调制(PWM)比较器的输入和电流限制提供电压(与FET电流成比例) 放大器。
在每个周期的开始,S-R锁存器导通FET。 随着流经FET的电流增加,电压(与该电流成比例)与来自斜坡发生器的斜坡相加,然后馈入PWM比较器的输入。 当该电压超过另一个输入(来自Gm放大器)的电压时,锁存器复位并关闭FET。 由于来自Gm放大器的信号来自反馈(它对输出电压进行采样),因此PWM比较器的作用会不断设置通过FET的正确峰值电流,以保持输出波动稳定。
Q1和Q2以及R3-R6构成一个带隙基准电压,IC使用此基准电压将输出保持在稳定状态。
流过Q1和Q2的电流将相等,并且反馈环路将调节稳定的输出以维持这一水平。 因此,调节后的输出始终保持在等于FB节点上的电压乘以输出电阻分压器之比的电压电平。 限流比较器直接馈入触发器,该触发器驱动开关FET。 如果FET电流达到极限阈值,则FET将关闭,并且该周期终止,直到下一个时钟脉冲。 电流限制输入将终止脉冲,而与PWM比较器的输出状态无关。
设计实例
下面给出一个实际应用中5V转10V输出的升压变换器电路,电路图如下图所示。
其中C11为输入滤波电容,建议选择X5R或者X7R材质电容。R4为shdn引脚的限流电阻,如果不适用该功能,则将SHDN经过R4上拉到输入电源,L2为Boost电路输入电感,数值需要根据具体设计工况进行计算,D2为Boost电路续流二极管,R12和R11为反馈分压电阻,C10为反馈环路振荡抑制电阻,C8和C9为输出滤波电阻。
其推荐PCB layout如下图所示(同手册推荐布局类似)
在布局时有以下注意事项
电感L2,二极管D2和电容C12回路要尽可能断,最小化D2和C12串联寄生电感,进而降低噪声和振铃。
反馈回路器件R12、R11和C10尽可能近的放置在U1的FB引脚,减少FB引脚噪声的注入
如果成本允许,建议使用多层板设计,为该电源提供完整的参考平面。