F33K系列產(chǎn)品是一種高效率、低紋波、工作頻率高的PFM模式的升壓 DC-DC 變換器。
F33K工作原理:
F33K是一款 BOOST 結(jié)構(gòu)、升壓型PFM 控制模式的 DC-DC 變換器。芯片內(nèi)部包括輸出電壓反饋和修正網(wǎng)絡(luò)、啟動(dòng)電路、震蕩電路、參考電壓電路、PFM 控制電路、過流保護(hù)電路以及功率管等。
F33K所需的外部元件非常少，只需要一個(gè)電感、一個(gè)肖特基二極管和輸入輸出電容就可以提供 2.5V~5.0V 的穩(wěn)定的低噪聲輸出電壓。PFM 控制電路是
F33K 的核心，該模塊根據(jù)其他模塊傳遞的輸入電壓信號(hào)、負(fù)載信號(hào)以及電流信號(hào)來控制功率管的開關(guān)，從而達(dá)到控制電路恒壓輸出的作用。在 PFM 控制系統(tǒng)中，固定震蕩頻率和脈寬，穩(wěn)定的輸出電壓是根據(jù)輸入-輸出電壓比例以及負(fù)載情況通過削脈沖來調(diào)節(jié)在單位時(shí)間內(nèi)功率管的導(dǎo)通時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的。
震蕩電路提供基準(zhǔn)震蕩頻率和固定的脈寬。
參考電壓電路提供穩(wěn)定的參考電平。
并且由于采用內(nèi)部的修正技術(shù)，保證了輸出電壓精度達(dá)到±2.5%，同時(shí)由于參考電壓經(jīng)過精心的溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)考慮，使得芯片輸出電壓的溫度系數(shù)小于 100ppm/ oPPPPC。
高增益的誤差放大器保證了在不同輸入電壓和不同負(fù)載電流情況下穩(wěn)定的輸出電壓。
BOOST 結(jié)構(gòu) DC-DC 轉(zhuǎn)換器的功率損耗主要是電感的寄生串聯(lián)電阻、肖特基二極管的正向?qū)▔航怠⒐β使艿膶?dǎo)通電阻以及控制功率管信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力這四個(gè)方面，當(dāng)然芯片本身消耗的靜態(tài)功耗在低負(fù)載的情況下也會(huì)影響轉(zhuǎn)換效率。
為了獲得較高的轉(zhuǎn)換效率，除了用戶選擇合適的電感、肖特基二極管和電容外，芯片內(nèi)部的功率管導(dǎo)通電阻也要非常小。
功率管也要求由驅(qū)動(dòng)能力很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)，保證功率管開關(guān)時(shí)的上升沿和下降沿很陡，從而大大減小了開關(guān)狀態(tài)時(shí)的功率損耗。
F33K如上所述，電感、肖特基二極管會(huì)很大程度地影響轉(zhuǎn)換效率， 電容和電感會(huì)影響輸出的紋波。選擇合適的電感、電容和肖特基二極管可以獲得高轉(zhuǎn)換效率、低紋波、低噪聲。在討論之前，定義：- OUT INOUTV VDV=
(1)電感選擇電感值有以下幾個(gè)方面需要考慮：首先是需要保證能夠使得BOOST DC-DC在連續(xù)電流模式能夠正常工作需要的最小電感值 L MIN ：( )21 -2LMIND D RLf≥
(2)該公式是在連續(xù)電流模式，忽略其他諸如寄生電阻、二極管的導(dǎo)通壓降的情況下推導(dǎo)出的，實(shí)際的值還要大一些。其次，考慮到通過電感的電流紋波問題，在連續(xù)電流模式下忽略寄生參數(shù)，當(dāng)電感值過小時(shí)，會(huì)造成電感上的電流紋波過大，造成通過電感、肖特基二極管和芯片中的功率管的最大電流過大。
由于功率管不是理想的，所以在特別大的電流時(shí)在功率管上的功率損耗會(huì)加大， 導(dǎo)致整個(gè)DC- DC 電路的轉(zhuǎn)換效率降低。
第三，一般來說，不考慮效率問題，小電感的負(fù)載能力強(qiáng)于大電感。但是由于在相同負(fù)載條件下，大電感的電流紋波和最大的電流值相對(duì)較小，所以大電感可以使得電路在更低的輸入電壓下啟動(dòng)。
（以上均是在相同的寄生電阻條件下推導(dǎo)出的結(jié)論）F33K的工作頻率高達(dá) 300KHz，目的是為了能夠減小外部電感尺寸，F(xiàn)33K只需要 4.7uH 以上的電感就可以保證正常工作， 但是輸出端如果需要輸出大電流負(fù)
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