ZHCSTU4 March   2011  – November 2023 LM3481-Q1

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 引脚配置和功能
    1.     引脚功能
  6. 5 规格
    1. 5.1 绝对最大额定值
    2. 5.2 ESD 等级：LM3481-Q1
    3. 5.3 建议运行额定值
    4. 5.4 热性能信息
    5. 5.5 电气特性
    6. 5.6 典型特性
  7. 6 详细说明
    1. 6.1 概述
    2. 6.2 功能方框图
    3. 6.3 特性说明
      1. 6.3.1 过压保护
      2. 6.3.2 偏置电压
      3. 6.3.3 斜率补偿斜坡
      4. 6.3.4 频率调节、同步和关断
      5. 6.3.5 欠压锁定 (UVLO) 引脚
      6. 6.3.6 短路保护
    4. 6.4 器件功能模式
  8. 7 应用和实施
    1. 7.1 应用信息
    2. 7.2 典型应用
      1. 7.2.1 升压转换器
        1. 7.2.1.1 设计要求
        2. 7.2.1.2 详细设计过程
          1. 7.2.1.2.1  使用 WEBENCH 工具定制设计方案
          2. 7.2.1.2.2  功率电感器选型
          3. 7.2.1.2.3  对输出电压和输出电流进行编程
          4. 7.2.1.2.4  带有额外斜率补偿的电流限制
          5. 7.2.1.2.5  功率二极管选型
          6. 7.2.1.2.6  功率 MOSFET 选型
          7. 7.2.1.2.7  输入电容器选型
          8. 7.2.1.2.8  输出电容器选型
          9. 7.2.1.2.9  驱动器电源电容器选型
          10. 7.2.1.2.10 补偿
        3. 7.2.1.3 应用曲线
      2. 7.2.2 典型的 SEPIC 转换器
        1. 7.2.2.1 设计要求
        2. 7.2.2.2 详细设计过程
          1. 7.2.2.2.1 功率 MOSFET 选型
          2. 7.2.2.2.2 功率二极管选型
          3. 7.2.2.2.3 电感器 L1 和 L2 选型
          4. 7.2.2.2.4 检测电阻选型
          5. 7.2.2.2.5 SEPIC 电容器选型
          6. 7.2.2.2.6 输入电容器选型
          7. 7.2.2.2.7 输出电容器选型
        3. 7.2.2.3 应用曲线
    3. 7.3 电源相关建议
    4. 7.4 布局
      1. 7.4.1 布局指南
      2. 7.4.2 布局示例
  9. 8 器件和文档支持
    1. 8.1 文档支持
      1. 8.1.1 使用 WEBENCH 工具定制设计方案
      2. 8.1.2 相关文档
    2. 8.2 接收文档更新通知
    3. 8.3 支持资源
    4. 8.4 商标
  10. 9 修订历史记录
  11. 10机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

6.3.3 斜率补偿斜坡

LM3481-Q1 采用电流模式控制方案。电流模式控制的主要优势是开关固有的逐周期电流限制和更简单的控制环路特性。由于电流共享是自动的，因此使用电流模式控制可以轻松并联功率级。不过，如果未按如下所述解决额外的斜率补偿，则占空比 D 大于 50% 时会出现自然的不稳定性。

电流模式控制方案会对电感器电流 IL 进行采样，并将采样信号 Vsamp 与内部产生的控制信号 Vc 进行比较。电流检测电阻 RSEN（如图 6-3 中所示）将采样的电感器电流 IL 转换为电压信号 Vsamp，而该电压信号与 IL 成正比，使得：

方程式 1. Vsamp = IL x RSEN

Vsamp 的上升和下降斜率 M1 和 −M2 也分别与电感器电流上升和下降斜率 Mon 和−Moff 成正比。其中，Mon 为开关导通期间的电感器斜率，而 −Moff 为开关关断期间的电感器斜率，并且与 M1 和 −M2 的关系如下：

方程式 2. M1 = Mon x RSEN
方程式 3. −M2 = −Moff x RSEN

对于升压拓扑：

方程式 4. Mon = VIN / L
方程式 5. −Moff = (VIN − VOUT) / L
方程式 6. M1 = [VIN / L] x RSEN
方程式 7. −M2 = [(VIN − VOUT) / L] x RSEN
方程式 8. M2 = [(VOUT − VIN) / L] x RSEN

如图 6-3 所示，当占空比大于 50% 时，电流模式控制存在固有的不稳定性，其中控制信号斜率 MC 等于零。在图 6-3 中，负载电流的小幅增加会导致采样的信号增加 ΔVsamp0。在第一个开关周期结束时，这个负载变化 ΔVsamp1 的影响是：

方程式 9. GUID-541A9DD6-4E57-4F39-92B7-80F0B1B89A47-low.gif

在方程式 9 中，当 D > 0.5 时，ΔVsamp1 将大于 ΔVsamp0。换言之，干扰是发散的。因此，负载中非常小的扰动都将导致干扰增加。为了确保扰动信号收敛，我们必须保持：

方程式 10. GUID-4E0F0150-F175-4CAB-AF6F-8DECC1B30D41-low.gif
GUID-9753166A-8B99-4575-B2BD-46AF18413A1B-low.gif图 6-3 D > 0.5 时的次谐波振荡
GUID-EE314C1C-4F7F-4DF4-A715-07B10611B48B-low.gif图 6-4 补偿斜坡可避免次谐波振荡

为了防止发生次谐波振荡，控制信号中增加了补偿斜坡，如图 6-4 所示。

使用补偿斜坡时，ΔVsamp1 和收敛条件表示为：

方程式 11. GUID-D09394DA-EAD8-4AA5-9F47-D03EEB64C5E0-low.gif
方程式 12. GUID-5A163D4C-E9E0-4BC0-BB27-A7EF8F2BBAD7-low.gif

补偿斜坡已在 LM3481-Q1 内部添加。选择此补偿斜坡的斜率是为了满足大多数应用的要求，其值取决于开关频率。此斜率可使用以下公式计算：

方程式 13. MC = VSL x fS

在方程式 13 中，VSL 是内部补偿斜坡的幅度，而 fS 是控制器的开关频率。电气特性电气特性电气特性 部分中已指定了 VSL 的限值。

为了向用户提供额外的灵活性，IC 内部已经实施了一个专利方案，以便在需要时在外部增加补偿斜坡的斜率。添加单个外部电阻器 RSL（如图 6-6 所示）可以增加补偿斜坡的幅度，如图 6-5 所示。

GUID-9A1DAD61-F4A1-4728-90D6-714C2ED6DA7F-low.gif图 6-5 使用外部电阻器 RSL 添加额外的斜率补偿

其中，

方程式 14. ΔVSL = K x RSL

K 通常为 40µA 并会随开关频率的变化而略有变化。图 6-7 显示了开关频率变化时电流 K 对 ΔVSL 和不同 RSL 值的影响。

下面显示了斜率补偿斜坡 MC 的一个更通用公式，其中包括由电阻 RSL 引起的 ΔVSL。

方程式 15. MC = (VSL + ΔVSL) x fS

为了避免出现次谐波振荡，一个很好的设计做法是只添加所需的斜率补偿。额外的斜率补偿可将控制环路中检测电流的影响降至最低。具有非常大的斜率补偿时，该控制环路特性与电压模式稳压器相似，此稳压器会将误差电压与锯齿波形而非电感器电流进行比较。

GUID-20230829-SS0I-MX5Q-KZGB-BNXF4W3DWWKK-low.svg图 6-6 增加补偿斜坡的斜率
GUID-8C3231E4-3CAC-473C-829A-6734CD27D8D1-low.png图 6-7 ΔVSL 与 RSL 间的关系