基于EL7558BC的DC/DC變換器的設(shè)計與實現(xiàn)
摘要：對HSOP封裝的EL7558BC降壓型開關(guān)整流器芯片的使用特點進行了分析，給出了利用該整流器芯片設(shè)計DC/DC變換器的外圍電路和設(shè)計方法。并通過實驗驗證了該設(shè)計方法。引言
EL7558BCDC/DC變換器芯片是Elantec公司生產(chǎn)的內(nèi)部集成了MOSFETs的低輸入電壓（4.5～5.5V），高輸出電流（8A）的PWM整流器，效率可達94％。輸出電壓偏差小于1.5％。最高開關(guān)頻率可達1MHz，可以設(shè)置成固定電壓輸出(3.5V)或者可調(diào)電壓輸出(1.0～3.8V)。EL7558BC具有盡可能減少外圍元器件的高度集成特點，只需少量外圍元器件即可工作，從而大大降低了電路板面積和設(shè)計成本，為電源設(shè)計提供了一種快速而簡易的解決方案。EL7558BC同時具有過熱指示及過熱截止負載保護功能，用于邏輯/處理器復(fù)位及控制供電順序的電壓反饋PWRGD輸出信號等。其封裝形式為具有良好散熱性能的28腳HSOP封裝。這些優(yōu)點使得EL7558BC電源芯片可以廣泛應(yīng)用于高性能的DSPs/FPGAs/ASICs/微處理器，PC主板，便攜式電子儀器，手提電腦等許多電子設(shè)備中。
1 管腳功能和使用特點
EL7558BC封裝形式如圖1所示，各管腳功能如下：
腳1（FB1）電壓反饋輸入端1，當(dāng)芯片設(shè)置為可調(diào)電壓輸出時（VCC2DET為低）有效；
腳2（CREF）參考電壓旁路電容輸入端，一般用0.1μF瓷片電容與地連接；
腳3（CSLOPE）斜坡補償電容輸入端；
腳4（COSC）內(nèi)部振蕩器電容輸入端，電容CSLOPE與COSC比例通常為1:1.5；
腳5（VDD）PWM控制電路電源電壓輸入端，通常與VIN電壓相同；
腳6及腳8（VIN）降壓整流器電源電壓輸入端；
腳7，腳9－12，腳18－19（VSSP）降壓整流器返回地，即電源地；
腳13（VCC2DET）接口邏輯輸入端，邏輯1時芯片為3.5V固定電壓輸出，邏輯0時芯片為1.0～3.8V可調(diào)電壓輸出；
腳14（OUTEN）開關(guān)整流器輸出使能端，邏輯1有效；
腳15（OT）芯片過熱指示輸出，通常為高，當(dāng)溫度超過135℃時拉低，溫度降至100℃以下時恢復(fù)變高；
腳16（PWRGD）Powergood輸出信號，當(dāng)輸出電壓的誤差小于預(yù)設(shè)值的±10％時為高，否則為低；
腳17（TEST）測試腳，通常必須與VSSP連接；
腳20－23（LX）電壓輸出端，驅(qū)動外部的電感；
腳24（VHI）內(nèi)部高端門驅(qū)動端，通過一個0.1μF的旁路電容與LX相連；
腳25（VSS）控制電路返回地，即信號地；
腳26（C2V）連接倍壓電路輸出，作為內(nèi)部低端門驅(qū)動端；
腳27（CP）電荷泵電容的負邊驅(qū)動端；
腳28（FB2）電壓反饋輸入端2，當(dāng)芯片設(shè)置為固定電壓輸出時（VCC2DET為低）有效，此時輸出電壓為3.5V。
EL7558BCDC/DC變換器芯片具有軟啟動功能，而且不需要外部電容器，當(dāng)芯片加電時就會完成軟啟動。EL7558BC具有VCC2DET功能，為IntelP54和P55微處理器提供了直接的接口。EL7558BC具有內(nèi)置的電荷泵倍壓電路，用于開啟內(nèi)部MOSFET，C5（見圖1）即為電荷泵電容，D2及D3為電荷泵二極管。如果有12V電壓輸入，則D2及D3均可省略。
圖1 EL7558BC DC/DC變換器芯片的封裝形式及其典型電路
2 DC/DC變換器的設(shè)計
下面以EL7558BCDC/DC變換器芯片為例，對DC/DC變換器的設(shè)計過程進行詳細說明。其典型設(shè)計電路如圖1所示。
2.1 選擇輸出電壓
EL7558BCDC/DC變換器芯片可以通過VCC2DET腳設(shè)置固定電壓（3.5V）輸出或者可調(diào)電壓(1.0～3.8V)輸出。當(dāng)VCC2DET為高時為固定電壓輸出；當(dāng)VCC2DET為低時為可調(diào)電壓輸出，此時要想得到不同的電壓輸出，可以通過反饋電阻R3及R4來調(diào)節(jié)，可調(diào)輸出電壓范圍為1.0V至3.8V。R3及R4阻值與輸出電壓之間的對應(yīng)關(guān)系可以近似地用式（1）表示，在這種模式下，VCC2DET管腳必須為低。
輸出電壓Vo=1＋(R3/R4)×1V （1）
2.2 選擇開關(guān)頻率
開關(guān)頻率對EL7558BC芯片的轉(zhuǎn)換效率以及所需外接電感的大小都有很大的影響。頻率越低，效率越高，但是所需電感的值也越大。可以通過調(diào)節(jié)連接COSC腳的電容C8來設(shè)置開關(guān)頻率，可調(diào)頻率最高可達1MHz，C8電容值與開關(guān)頻率之間的對應(yīng)關(guān)系可以近似地用式（2）表示。
開關(guān)頻率fsw=0.0001/Cs（Hz） （2）
式中：C8單位為法拉F。
通過調(diào)節(jié)電容C8來改變開關(guān)頻率時，連接CSLOPE腳的斜坡補償電容C7也要做相應(yīng)的調(diào)整，電容C7與C8比例通常為1:1.5。
2.3 選擇輸入濾波元件
EL7558BC芯片的輸入端通常需要一個去耦電容和一個大容量輸入電容。去耦電容C12主要作用是降低芯片輸入端的高頻噪聲，一般采用1～10μF的瓷片電容，這個電容在布局時必須盡可能地靠近EL7558BC芯片以獲得最佳效果。大容量輸入電容C9的主要作用是降低輸入紋波電壓，在某些應(yīng)用中一個10μF的去耦電容已經(jīng)足夠濾波而無須大容量輸入電容。至于是否需要大容量輸入電容，首先取決于允許的最大輸入紋波電壓。通常要使EL7558BC正常工作，輸入紋波電壓不可超過300mV。可用式（3）計算只用10μF電容時，可能出現(xiàn)的最大輸入紋波電壓，如果計算得到的值超過允許值，就要用大容量輸入電容。
ΔVIN=IOUT(MAX)0.25/(10μF)（3）
式中：ΔVIN為沒有大容量電容時的輸入紋波電壓
的最大峰峰值；
IOUT（MAX）為最大的直流負載電流。
大容量輸入電容的值越大越有利于降低紋波電壓，而其等效串聯(lián)電阻（ESR）越大卻會增加紋波電壓，所以，要選擇容量大且ESR低的電容。式（4）給出了大容量輸入電容與輸入紋波電壓的大致關(guān)
系。如果紋波電壓還是太大，可以采用多個電容并聯(lián)的方法。另外大容量輸入電容的額定電壓和電流也要
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