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

电流检测电阻和斜率补偿电阻选型

选择电流检测电阻旨在避免最小电源电压 VSUPPLY_min 和最大负载电流 ILOAD_max 期间的电流限制。稳压器具有元件容差和功率损耗,因此,所设置的峰值电流限制应稍微高于计算的峰值电感器电流。开始可设置为 20% 至 40% 的裕度 (MI_LIMIT = 0.2)。Equation5 用于计算所需的峰值电感器电流限制值。在该设计示例中,MI_LIMIT 选为 30%。

Equation5. GUID-9875A4CE-756F-413B-89B1-C86BF829671D-low.gif

其中

  • ILPEAK_MAX 为最大峰值电感器电流

选择正确的电流检测电阻是一个迭代过程。第一步是假定无需外部斜率补偿 (RSL = 0Ω),根据Equation6 计算最大电流检测电阻。

Equation6. GUID-E41355A2-DF23-424E-AB1C-32081F70811C-low.gif

其中

  • VSL 为 LM5156 内部固定的内部斜率补偿

假定无需外部斜率补偿,可根据Equation7 计算电流检测电阻值。

Equation7. GUID-62AA946C-3332-40F2-BDDD-86D2F3BF5076-low.gif

其中

  • VCLTH 为 LM5156 的标称电流限制阈值

如果计算的 RS_wo_sl 电阻值小于 RS_MAX 电阻值,则选择 RS_wo_sl 作为电流检测电阻值 (RS)。如果计算的 RS_wo_sl 电阻值大于计算的 RS_MAX 电阻值,则有两种方法可供选择:减小电流检测电阻值或添加外部斜率补偿。

  • 减小电流检测电阻可提高内部斜率补偿的有效性。由于没有外部斜率补偿,无论占空比如何,峰值电感器电流限制都将保持恒定。降低电流检测电阻会导致电感器峰值电流限制值增大,从而增加所需的电感器饱和电流额定值。
  • 添加外部斜率补偿。添加外部斜率补偿后,峰值电感器电流限制会随电源电压的变化而变化。

将 RSL 设置为小于 1kΩ 的非零值,即可添加外部斜率补偿。在已添加外部斜率补偿的应用中,RS 根据Equation8 计算得出。

Equation8. GUID-0B026B0C-AB98-4133-9AF8-CF94FDB5438E-low.gif

其中

  • 0.833 是总斜率补偿与检测到的电感器下降电流之比。

RSL 根据Equation9 计算得出。

Equation9. GUID-385AAD85-14A3-4B4D-A999-63703278FB64-low.gif

其中

  • ISLOPE 为 LM5156 的斜率补偿源
  • D 为最小电源电压时的占空比

如果计算的 RSL 值超过 1kΩ 的最大值,则需减小检测到的电感器电流的下降斜率。若要减小电感器电流的下降斜率,必须增加 LM 的电感值。如果 LM 电感值改变,则必须重新计算电流检测电阻。如果 RSL 的计算值为负,则无需外部斜率补偿。

在该设计示例中,所选电流检测电阻值为 4mΩ (RS),这是最接近Equation7 中计算值的标准电阻值。选择该值旨在防止在负载瞬态期间触发电流限制保护。无需外部斜率补偿,RSL 选择为 0Ω。峰值电感器电流限制根据Equation10 计算得出。

Equation10. GUID-532806D5-3255-4936-8E7A-111AD2B15814-low.gif

由于没有外部斜率补偿,无论电源电压如何变化,峰值电感器电流限制都保持恒定。对于该设计,电感器饱和电流额定值应大于 25A。