如何為 DCDC 轉換器添加遲滯

1. 前言

近年來,隨著便攜式電子產(chǎn)品的迅速增長,與之配套的電源管理系統(tǒng)也具有越來越廣泛的市場。而DC-DC轉換器具有許多優(yōu)點諸如效率高、重量和體積都很小,因此廣泛應用于各種電子系統(tǒng),它是許多電路能否正常工作的關鍵點之一。

我們正在設計的 DC/DC 轉換器中是否不包含使能遲滯？還是內(nèi)置使能滯后太??？

現(xiàn)代 DC/DC 轉換器使用使能引腳來控制電源打開和關閉的設計條件。但是，可以為 DC/DC 轉換器的使能信號添加可調(diào)遲滯。我們可以使用 Excel 電子表格計算、德州儀器 (TI) TINA-TI? 軟件模擬和評估模塊 (EVM) 測試來復制此技術。

在比較器周圍添加遲滯電阻器（添加反饋）是標準的電氣工程實踐。遲滯比較器又可理解為加正反饋的單限比較器。單限比較器，如果輸入信號Uin在門限值附近有微小的干擾，則輸出電壓就會產(chǎn)生相應的抖動（起伏）。在電路中引入正反饋可以克服這一缺點。

我們可以通過添加一個將啟用信號連接到輸出電壓的電阻器來將相同的想法應用于 DC/DC 轉換器。通過將輸出電壓添加到啟用信號，一旦轉換器產(chǎn)生輸出，啟用信號將被拉得更高。圖 1 顯示了一個簡化的示意圖。

圖 1：簡化的 DC/DC 轉換器原理圖

我們可以使用公式 1 到 4 根據(jù)設計參數(shù)計算正確的電阻值：

其中 R T是使能電阻網(wǎng)絡中的頂部反饋電阻器，R B是使能電阻器網(wǎng)絡中的底部反饋電阻器，V ON是所需的導通輸入電壓，V OFF是所需的關斷輸入電壓，R HYS是遲滯電阻，I DRAW是使能電阻網(wǎng)絡汲取的電流，V EN是使能閾值電壓（數(shù)據(jù)表規(guī)范）。

2.例子

在本例中，一旦輸入電壓達到 10V，轉換器將被啟用。一旦開啟，輸入電壓將在轉換器禁用之前降至 7.5V。這意味著在使能信號中設計 2.5V 的系統(tǒng)滯后。具體設計參數(shù)為：

· V IN典型值 = 12V。

· V ON = 10V。

· V OFF = 7.5V。

· V OUT = 5V。

· V EN = 1.2V（無內(nèi)部遲滯）。

現(xiàn)在讓我們看看這個額外滯后的計算、模擬和測試數(shù)據(jù)。

步驟 1：使用設計計算器確定電阻值

在 Excel中設計計算器可以計算對應于我們想要的設計參數(shù)的電阻值。在黃色框（表 1）中，輸入首選開啟電壓、增加的滯后量、V EN閾值、所需的總電流消耗和輸出電壓。使用使能電阻網(wǎng)絡電流消耗條目選擇我們將為使能網(wǎng)絡預算多少電流。通過選擇較小的值，電阻器幅值將增加。以微安為單位輸入此值。

表 1：使用 Excel 設計計算器的示例

Excel 計算器可以快速為所需的 V ON和 V OFF推薦合適的元件值。表 1 還顯示了計算出的 R T、R B和 R HYS值以滿足輸入標準。

步驟 2：使用 TINA-TI 軟件模擬值

我們可以使用TINA-TI仿真來仿真具有計算出的電阻值的導通和關斷性能。調(diào)整 R T、R B、R HYS、V EN和 V OUT幅度以匹配我們的設計計算。圖 2 顯示了可以調(diào)整以測試不同值的 TINA-TI 仿真原理圖。

圖 2：TINA-TI 仿真原理圖

單擊分析，然后單擊瞬態(tài)分析以運行模擬。從 750ms 到 1.75s 運行將顯示一個完整的開啟、關閉周期。圖 3 顯示了仿真結果。

圖 3：TINA-TI 仿真瞬態(tài)結果

第 3 步：在 EVM 上進行驗證

將遲滯電阻連接到 TI EVM 將允許我們在實驗室中進行測試。在此示例中，我使用帶有小電阻負載和信號發(fā)生器的 TI LM73605 EVM 來提供輸入斜坡波形。圖 4 展示了滯后示例的物理實現(xiàn)，并在示波器上測量了結果。

圖 4：EVM 測試結果

3.結論

Excel 計算器允許快速設計滯后網(wǎng)絡。仿真文件證明了數(shù)學有效性，顯示了與計算器相同的開啟和關閉閾值。最后，實驗室測試證明，在應用層面，開啟和關閉閾值非常接近理想值，與計算器相對應。Excel 計算器、仿真工具和 EVM 測試提供了一種快速準確的方法來為我們的 DC/DC 轉換器添加遲滯。