LM2717-ADJ双降压式DC-DC转换器的设计方案

LM2717-ADJ是国半公司推出的产品，是一种由两个PWM降压式转换器组成的双输出、电压可调的IC。该器件主要特点：第1路降压式转换器的内部开关管的开关电流可达 2.2A（R DS(ON) =0.16Ω）；第2路降压式转换器的内部开关管的开关电流可达 3.2A（RDS(ON)=0.16Ω）；输入电压范围4～20V；输出电压可由两外设电阻设定，最低电压为1.267V；开关频率可设定在300～600kHz范围内；内部有输入欠压保护及过热保护；24引脚TSSOP封装；工作温度范围-40℃～+125℃。 该器件组成的双电源主要应用于TFT-LCD显示器、手持式电子装置、便携式电子产品及膝上计算机等产品。
引脚排列与功能
　　LM2717-ADJ的引脚排列如图1所示，各引脚的功能如图1所示。

　　图1 LM2717-ADJ的引脚排列
有关参数（典型值）
　　LM2717-ADJ有关参数如下：静态电流I Q=2.7mA；基准电压V BG=1.267V；输入电压V IN为4～20V；开关电流限制值：第1路为2.2A，第2路为3.2A；频率设定是电阻R F：R F=4.64kΩ时，F SW=300kHz；R F=2.26kΩ时，F SW=600kHz；关闭控制：电源正常工作，VH>1.8V；电源关闭，NL<0.7V；输入电压V IN低于3.6V时低压锁存；输入电压V IN高于3.8V时正常工作。
典型应用电路

　　图2 输出15V及3.3V的应用电路

　　图3 输出5V及3.3V的应用电路

　　图4 自举升压电路
　　LM7217-ADJ的典型应用电路如图2及图3所示。图2是一种输入17～20V，输出15V及3.3V的应用电路；图3是在相同输入电压下，输出5V及3.3V的应用电路。这两个电路的基本参数都相同，主要差别在设定输出电压到反馈端的电阻分压器的阻值不同。图2、3中的C BOOTx（x值是1或2）是自举式升压电容器，它可以提高驱动器的电压，保证N-MOSFET有足够的VGS电压，如图4所示。在上电的瞬间，从VIN→D→C BOOST→LX→C OUTX到地的电流给C BOOST及C OUTX(包括C OUTXA)充电，由于C BOOST<<（C OUTX+C OUTXA）,所以V IN的电压大部分降在C BOOST上。C BOOST上的电压V CBOOST等于驱动器电压V DRI，保证了N-MOSEFT的V GS电压值。
　　本文主要介绍电路中一些元器件参数的选择。
1 输出电压的设定
　　输出电压V OUT与图1、2中的反馈电路分压电阻R FB1(3)及R FB2(4)有关，其关系式为：
　　V OUT=(1+R FB1(3) /R FB2(4) )×1.267V （1）
　　现R FB2(4)设为20kΩ,则在要求的V OUT下可求出R FB1(3)值。例如，V OUT要求3.3V，R FB2设为20kΩ,按上式可求得R FB1为32.09kΩ，可取33kΩ（图中R FB1=36.5kΩ、R FB2=20.4kΩ，则按公式计算出V OUT=3.53V，这考虑是在有负载时，输出电压有下降的原因，将电压提高了0.23V）。
2 输入电容C IN及输出电容C OUT选择
　　输入电容要选择等效串联电阻（ESR）小的铝电解、钽电解电容或陶瓷电容。电容要根据其纹波电流尺寸大小来选择。纹波电流I RIPPLE与I OUT、V OUT、V IN有关，其关系式为：
（2）
　　例如，I OUT=2A、V OUT=3.3V、V IN=17V，则可求得I RMS=0.79A。则可从电容器样本上找到耐压为25V、允许纹波电流大于0.79A的电容器即可。
　　输出电容除要满足纹波电流要求外，还要求满足输出纹波电压的要求，一般可根据要求的纹波电压V RIPPLE来确定C OUT的容量大小，其关系式为：
V RIPPLE=I RIPPLE(E SR+1/8F SW×C OUT) （3）
　　式中，I RIPPLE为纹波电流、ESR为输出电容的等效串联电阻、F SW为开关频率。C OUT应选ESR小、允许纹波电流大的OS-CON或POSCAP（有机聚合物为电解质的铝或钽电解电容）。输出电容往往再并联一个小容值的陶瓷电容，可滤去高频纹波电压。
3 肖特基二极管（D1、D2）的选择
　　肖特基二极管的耐压要大于最大输入电压25%以上，额定整流电流要等于最大输出电流。
4 电感器L1及L2的选择
　　电感器L1及L2下式计算：
L1或L2=（V IN-V OUT）V OUT/V IN×I RIPPLE×F SW （4）
　　例如，V IN=17V、V OUT=3.3V、I OUT(max) =2A、I RIPPLE=0.6A、F SW=300kHz，则L1或L2为14.8μH（计算值），可取标准值22μH。式中，I RIPPLE取I OUT(max)的30%作估算值，若I OUT(max) =2A时，则I RIPPLE=0.6A。电感器的饱和电流要大于1.2×I OUT(max) ，且要选其直流电阻小的电感器（≤0.2Ω）。
5 软启动电容的选择
　　软启动的目的是防止启动时的大冲击电流的产生，方法是通过向外接软启动电容CSS充电。软启动时间TSS与CSS及充电电流ISS的关系为：
T SS=C SS×0.6V/ ISS （5）
　　一般T SS取3ms，I SS的典型值为 9μA，则C SS可取47nF。
结束语
　　在实际使用中，只要按输出电压来计算R FB1(3)及R FB2(4)，其它元器件可按图1、2的参数选择即可，不必一一计算。例如，图中D1、D2肖特基二极管用的型号MBRS240是耐压40V、额定正向整流电流是2A的。若此器件找不到，MBR350（额定正向整流电流是3A，耐压50V）也可代用。输入、输出电容的纹波电流按30%I OUT(max)来估算，选电容器的允许纹波电流大于30%I OUT(max)的即可；另外，选ESR≤50mΩ的为好。