Toppower電源模塊的原理及其注意事項(xiàng)

　　Toppower電源模塊的原理

　　Toppower電源模塊的管腳含義及接法

　　Toppower電源模塊的應(yīng)用注意事項(xiàng)

　　TOPPOWER電源模塊是TOPPOWER廣州頂源電子科技有限公司生產(chǎn)的可以直接貼裝在印刷電路板上的電源供應(yīng)器，其特點(diǎn)是可為專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP)、微處理器、存儲(chǔ)器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 (FPGA) 及其他數(shù)字或模擬負(fù)載提供供電。

Toppower電源模塊

　　(1)Toppower電源模塊的原理

　　該DC/DC模塊電路結(jié)構(gòu)與通常的斬波DC/DC轉(zhuǎn)換器相似，可參考原理框圖及相關(guān)資料，這里不再贅述。 在原理上，TOPPOWER模塊區(qū)別于通常產(chǎn)品之處主要是它使用了軟開(kāi)關(guān)的ZCS技術(shù)。

　　通常的硬開(kāi)關(guān)斬波器波形近似為矩形波，即強(qiáng)迫開(kāi)關(guān)器件在電壓不為零時(shí)開(kāi)通，電流不為零時(shí)關(guān)斷，這樣在矩形波的邊沿就會(huì)因寄生參數(shù)而產(chǎn)生高頻振蕩，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)損耗增大，頻率越高，開(kāi)關(guān)損耗越大;而TOPPOWER模塊應(yīng)用諧振技術(shù)，使開(kāi)關(guān)器件中的電流波形近似于半周期的正弦信號(hào)，這樣開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通、關(guān)斷時(shí)刻都對(duì)應(yīng)零輸入電流(即開(kāi)關(guān)管電流)，從而即使開(kāi)關(guān)頻率超過(guò)1MHz，開(kāi)關(guān)損耗也只占極小的百分比。高的開(kāi)關(guān)頻率、低的開(kāi)關(guān)損耗便產(chǎn)生了一系列優(yōu)點(diǎn)：功率密度高、傳導(dǎo)和輻射噪聲小、響應(yīng)快、轉(zhuǎn)換效率高等。

　　TOPPOWER模塊的另一特點(diǎn)是輸出電壓可在額定值基礎(chǔ)上，在5%到110%的范圍內(nèi)方便地調(diào)節(jié)(12V、15V是±10%)。。

　　內(nèi)部誤差放大器的負(fù)輸入端是輸出電壓的采樣值，正輸入端與Trim端相連。當(dāng)Trim端懸空時(shí)，其上的電位由2.5V的基準(zhǔn)源(Bandgap)決定，亦為2.5V，此時(shí)電路輸出為額定值。以簡(jiǎn)單的外接電阻網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)調(diào)節(jié)Trim端電壓(即誤差放大器的基準(zhǔn)電壓)，可相應(yīng)地調(diào)節(jié)輸出電壓。

　　降壓時(shí)外接元件值的計(jì)算與額定輸出電壓無(wú)關(guān)。只需在Trim端與-OUT端間接一電阻與R5分壓以確定Trim端電壓。其值的計(jì)算方法如下(以-20%為例)：

　　要使輸出電壓降低20%，Trim端電壓也需降低20%，這些電壓都降落在內(nèi)部電阻R5上：

　　UR5=2.5V×20%=0.5V

　　IR5=0.5V/10kΩ=50μA

　　IR5=IRd

　　故 Rd=(2.5V-0.5V)/50μA=40kΩ

　　升壓時(shí)，需提高Trim端電壓，一般是從+OUT端接一電阻Ru到Trim端，故外接元件值的計(jì)算與額定輸出電壓相關(guān)。Ru的計(jì)算方法如下(以24V提高5%為例)：

　　要使輸出電壓提高5%，Trim端電壓也需相應(yīng)提高5%，這些電壓也都降落在內(nèi)部電阻R5上(但方向與降壓時(shí)相反)：

　　UR5=2.5V×5%=0.125V

　　IR5=0.125V/10kΩ=12.5μA

　　IR5=IRu

　　又 URu=Uout-Utrim

　　=(24V+24V×5%)-(2.5V+0.125V)

　　=22.575V

　　故 Ru=22.575V/12.5μA=1.8MΩ

　　當(dāng)用TOPPOWER模塊進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)時(shí)，有時(shí)要利用Trim功能構(gòu)成閉環(huán)(見(jiàn)本文的應(yīng)用舉例)，此時(shí)就不需要上述的電阻網(wǎng)絡(luò)。但需注意的是，對(duì)于‘-2XX’模塊，若Trim端電壓超過(guò)一定值時(shí)，模塊將會(huì)發(fā)生過(guò)壓保護(hù)關(guān)斷(OVPShutDown)，此值額定為2.75V(實(shí)際值一般略高于此值，可達(dá)3V)。為避免模塊的保護(hù)性關(guān)斷，必須有措施防止此端電壓過(guò)高。

　　(2)Toppower電源模塊的管腳含義及接法

　　+IN、-IN：直流電壓輸入正、負(fù)端。輸入電壓可在額定值的-(20～50)%到+(25～60)%范圍內(nèi)變動(dòng)，具體值請(qǐng)參閱產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊(cè)。

　　GATEOUT：當(dāng)多個(gè)模塊并聯(lián)以提高輸出功率時(shí)，此端輸出的脈沖信號(hào)可用于模塊間的同步。同步信號(hào)一般按‘雛菊鏈’連接，即一模塊的GATEOUT端連到下一模塊的GATEIN端，可以得到幾乎沒(méi)有限制的功率提升能力。

　　GATEIN：此端是集電極開(kāi)路結(jié)構(gòu)，可以看作模塊的使能/同步端。當(dāng)它被拉低時(shí)(以-IN為基準(zhǔn)，低于0.65V，6mA)，模塊關(guān)閉;浮空時(shí)，模塊工作。另外，模塊頻繁開(kāi)關(guān)時(shí)，此端接1μF左右，可提供軟起動(dòng)功能。

　　+S、-S：正、負(fù)輸出電壓感受/遙感端。若+S端電壓高于額定輸出值的110%，將激活模塊的過(guò)壓保護(hù)功能(‘-JXX’無(wú)過(guò)壓保護(hù)功能)，關(guān)閉模塊。-S端電位不可超過(guò)0.25V，否則電流限制點(diǎn)將提高。

　　這兩端用于遙感(REMOTESENSING)，即當(dāng)負(fù)載離模塊較遠(yuǎn)、負(fù)載電流較大時(shí)，將+S與+OUT、-S與-OUT分別與負(fù)載兩端相連，模塊將略微提高輸出電壓以補(bǔ)償+OUT、-OUT連線上的降，從而保證負(fù)載上的電壓為額定值。當(dāng)不需要遙感時(shí)，須將+S與+OUT、-S與-OUT直接相連。

　　TRIM：此端使輸出電壓在額定值的5%到110%的范圍內(nèi)可調(diào)。

　　+OUT、-OUT：直流電壓輸出正、負(fù)端。

　　(3)Toppower電源模塊的應(yīng)用注意事項(xiàng)

　　(1)若將輸出電壓調(diào)低，因?yàn)榻亓鼽c(diǎn)(CURRENTLIMMITPOINT)并不隨之變化，輸出功率將降低。此外效率降低、輸出電壓紋波百分比升高、輸入電壓范圍變寬。注意，此時(shí)應(yīng)提供一額定輸出功率1%的假負(fù)載，若調(diào)得低于75%，所需的假負(fù)載更大。

　　輸出電壓升高時(shí)，上述參數(shù)相反變化，此時(shí)應(yīng)注意不可超過(guò)額定功率，因此，不可將輸出電壓調(diào)得高于額定值的110%。

　　(2)模塊應(yīng)接到一呈低交流阻抗的源上。若不能保證源的低阻抗，應(yīng)在模塊輸入端就近安裝一電容，其最小值為：C=400μF/Uin.min。

　　(3)按TOPPOWER的規(guī)程，即使沒(méi)有EMI/RFI要求，模塊也應(yīng)被適當(dāng)?shù)嘏月贰Ｒ话憧捎肦C串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將+IN、-IN分別與相連，C為Y級(jí)4700p，R是為降低Q值用，選1Ω。用RC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將+OUT、-OUT分別與基板相連，C也為Y級(jí)4700p，R為2MΩ。連線應(yīng)盡量短。

　　(4)因TOPPOWER模塊效率較高，對(duì)散熱的要求相對(duì)較低。但為了提高模塊及系統(tǒng)的MTBF，常規(guī)的散熱考慮和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則都應(yīng)遵循。模塊與其散熱的底盤之間應(yīng)有良好的導(dǎo)熱性，并且是電絕緣的。

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