uc3842改可调电源教程

1、设计概述

利用LTC3704实现3.3V

1.5V的转换，最大输出电流1A（LTC3704是一款支持正向电源电压转换为负向电源电压的DC/DC电源芯片，支持的输入端电源电压范围是2.5V~36V，输出端电源电压可调）

2、引脚介绍

• VIN：电源输入引脚；
• INTVCC：芯片内部LDO的输出，该输出为芯片的控制部件和GATE引脚供电，且需在外部电路上应就近布放滤波电源；
• ITH：芯片内部比较放大器的补偿引脚，用于调制比较门限；
• NFB：反馈输入引脚；
• RUN：电源启动引脚，改引脚电平达到1.248V后，电源芯片启动；
• FREQ：开关频率设置引脚；
• MODE：设置电源芯片的工作模式，该引脚接地时，芯片工作于突发模式，该引脚接INTVCC时，芯片工作于连续模式；
• SENSE：电流感应引脚；
• GATE：栅极驱动输出引脚。

3、原理介绍

图1 基于LTC3704的电源电路原理图

图2 TLC3704电源电路电路流向

1）如图1所示，通过控制LTC3074开关控制开关管Q1的通断，以形成输出电压；

2）如图2所示，电源电路工作时，电感L1和L2上始终有电流流过，MOSFET导通时，L1与L2电流回合后流经Q1，MOSFET关断时，L1和L2电流会合后流经二极管D1；

3）如图1中的②，电源输入端由3.3V供电，输入端的滤波电路由电感（L3）、磁珠（E1）与电容构成，作用是滤除3.3V电源平面上的纹波和噪声，以免对电源电路构成干扰；

4）如图1中的③，四个滤波电容中，C4应最靠近

引脚，其次是C3和C2，C1应布放在最外边，其作用是滤除由LTC3704产生的对3.3V电源平面的干扰；

4、元器件的选型

1）输出电压的设置。NFB引脚用于对输出电压的设置，输出端的分压反馈经NFB引脚输入到电源芯片内部，经反向后接到比较器的一端，通过调整MOSFET的占空比，增大输出电压。

2）MOSFET占空比的计算：

3）选择电源芯片的工作模式

MODE引脚用于设置芯片的工作模式，包括：突发模式和连续模式。

• 突发模式：适用于负载较轻的场合；
• 连续模式：适用于重负载场合。

4）工作频率

的确定

通过FREQ引脚于GND之间连接电阻的阻值，可对电源芯片的开关频率进行配置。

5）电感的选型

图1中L1是承载输入电流，而L2是承载输出电流，在DC/DC电源电路中，流过电感的电流是波动的，所以需要确定设计所允许的波动范围。

电流波动于电感有关，电感值越大，则电流波动越小（电流波动过小，不利于电流检测环路的建立；电感值越小，则电流波动越大，而电流波动过大，则电路不适合工作于连续模式）。

• 输入电流：
• 输入电感（L1）和输出电感（L2）的峰值电流：

合流的总峰值电流：

电感：

6）确定电流感应电阻的阻值

原理都是利用电阻将流过MOSFET的转变为电压，并与内部的参考电平比较。

• 利用Q1的导通电阻
  ，SENCE引脚与Q1的漏极相连，在Q1的栅极与GND之间无需添加电阻；
• 利用Q1的栅极和GND之间的电阻。

计算公式：

7）INTVCC引脚的处理：

8）MOSFET选型

9）二极管D1的选型

10）ON引脚的处理

11）耦合电容C25的选择

12）输出电容的选择

*具体选型依据设计要求

5、PCB设计注意事项

1）关键电流通路

图3 LTC3704关键电流通路

在PCB布线阶段，对这两条关键电流通路需铺电源平面，并尽量原理对干扰敏感发走线。对于L1和L2的布局，无需特意将这两个电感布放得很近。

2）SENSE路径

SENSE引脚与MOSFET的源极相连，PCB设计时，设计者在为关键电流通路铺平面时，不应该将SENS路径包括在内，SENSE路径的作用是为LTC3704提供电流感应，该路径要求低噪声，而关键电流通路承载大电流，且电流将随着MOSFET的通断而不断波动，属于高噪声路径，所以SENSE路径应该远离干扰源。

3）栅极驱动路径

栅极驱动路径值GATE引脚到MOSFET的栅极之间的路径，应尽量缩短该路径长度，加粗走线，且远离干扰源。

4）INTVCC引脚滤波

C20和C21应紧密地靠近INTVCC引脚，特别是C20，这两个电容将为快速波动的GATE引脚提供电流回路。

6、要点总结

• 同步整流技术有利于提高电源电路的效率，应用同步整流技术时，需要避免出现开关管和同步整流管同时导通的现象；
• 开关管的功耗包括导通损耗和栅极驱动损耗，同步整流管的功耗一般只考虑导通损耗。开关管的选型应重点关注
  小
  的型号，而同步整流管的选型应重点关注
  小
  的型号；
• 确定开关频率和电感的感值时，需在成本、占用PCB面积、功耗、EMI方面综合考虑；
• 需要注意纹波和噪声的区别及各自的测试方法；
• 在电源上电过程中，需要注意的要点有：上电顺序、上电延时、上电速度；
• 在电源模块的应用中，需要注意的要点：输出电容、散热、正负逻辑、尺寸的选择。