ZHCABW8A June   2020  – November 2022 LM5156 , LM5156-Q1 , LM51561 , LM51561-Q1 , LM51561H , LM51561H-Q1 , LM5156H , LM5156H-Q1

 

  1.   如何使用 LM5156 设计升压转换器
  2. 1LM5156 设计示例
  3. 2示例应用
  4. 3计算和元件选型
    1. 3.1  开关频率
    2. 3.2  电感器计算
    3. 3.3  电流检测电阻计算
      1. 3.3.1 电流检测电阻和斜率补偿电阻选型
      2. 3.3.2 电流检测电阻滤波器计算
    4. 3.4  电感器选型
    5. 3.5  二极管选型
    6. 3.6  MOSFET 选型
    7. 3.7  输出电容器选型
    8. 3.8  输入电容器选型
    9. 3.9  UVLO 电阻选型
    10. 3.10 软启动电容器选型
    11. 3.11 反馈电阻器选型
    12. 3.12 控制环路补偿
      1. 3.12.1 选择环路交叉频率 (fCROSS)
      2. 3.12.2 确定所需 RCOMP
      3. 3.12.3 确定所需 CCOMP
      4. 3.12.4 确定所需 CHF
    13. 3.13 效率估算
  5. 4元件选型摘要
    1.     25
  6. 5小信号频率分析
    1. 5.1 升压稳压器调制器建模
    2. 5.2 补偿建模
    3. 5.3 开环建模
  7. 6修订历史记录

电感器计算

选择电感值时需考虑三个主要参数:电感器电流纹波比 (RR)、电感器电流下降斜率和控制环路的右半平面零点频率 (ωZ_RHP)。在这三个参数之间找到平衡,有助于简化设计过程的其余部分。

  • 选择的电感器电流纹波比用来平衡电感器的铜损耗和磁芯损耗。随着纹波电流的增加,磁芯损耗增加,铜损耗减少。
  • 电感器电流的下降斜率应足够小,从而防止次谐波振荡。电感值越大,电感器电流的下降斜率越小。这会增加对 LM5156 所提供内部斜率补偿的影响。
  • 右半平面零点应置于相对较高的频率,从而提高控制环路的交叉频率。右半平面零点频率随电感值的减小而增大。

如果最大纹波比在 30% 至 70% 之间,则可在电感器功率损耗、电感器电流下降斜率和右半平面零点频率之间实现良好的平衡。电感器电流的最大纹波比设置为 60%。如果以连续导通模式 (CCM) 运行,则在占空比为 33% (DmaxΔIL = 0.33) 时出现最大纹波比。如果应用规格无法实现 33% 的占空比,则使用最大电源电压来计算最大纹波比。使用Equation2 计算能够实现占空比为 33% (D = 0.33) 的电源电压。

Equation2. GUID-A84633BE-1CF1-4E2A-8577-132967A62756-low.gif

其中

  • DmaxΔIL 是达到最大电感器纹波电流时的占空比

如果已知 VSUPPLY_max_ΔIL、所需纹波比和开关频率,可使用Equation3 来计算电感值。

Equation3. GUID-2736F34F-E289-4A1F-A7FA-F1C09D825DA2-low.gif

其中

  • D 是达到最大电感器纹波电流时的占空比
  • RR 为电感器纹波电流与平均电源电流的纹波比

为 LM 选择标准值 2.2µH。如果电源电压为最小值 VSUPPLY_min 和最大负载电流 ILOAD_max,则会出现最大峰值电感器电流。峰值电感器电流根据Equation4 计算得出,其为平均输入电流与一半电感器纹波电流之和。

Equation4. GUID-062B8B17-9902-4F8D-8923-D4BF10F80A6B-low.gif

其中

  • η 为最小电源电压和最大负载电流工况下的估计效率

峰值电感器电流用于确定合适的电流检测电阻 RS