用于智能卡供电的集成式DC/DC转换器设计
该系统按照两周期的概念运行(所有注释请参见图2及图3),并带有考虑了智能卡要求的特殊结构:
周期1:Q1及Q4开通,且电感L1由外接电池来充电。在此阶段,Q2/Q3及Q5/Q6关断。
流经Q1及Q4两个MOSFET的电流在内部被监视,并在达到Ipeak值(峰值电流,取决于可编程输出电压值)时关断。在这一点上,周期1完成而周期2开始。“开通”时间是电池电压及引脚10与11之间所连接的电感网络值(L及Zr)的函数。
为防止出现不受控运行,4μs暂停结构可确保系统在过载或低电池输入情况下只在连续的周期1环路内运行。
周期2:Q2及Q3开通,且存储在电感L1中的能量通过Q2转移到外接负载。在此阶段,Q1/Q4及Q5/Q6关断。电流流通周期是900ns恒定值(典型值),如果CRD_VCC电压低于规定值,在这段时间以后重复周期1。
当输出电压达到规定值(1.80V、3.0V或5.0V)时,Q2与Q3立即关断,以免在输出负载上产生过压。与此同时,两个额外的NMOS——Q5及Q6开通,以便完全放掉存储在电感中的电流,避免在系统上产生振铃及电压尖峰。图3给出了DC/DC转换器的理论波形。
本文引用地址:https://www.eepw.com.cn/article/179207.htm

当CRD_VCC被编程为0V,或当智能卡从插座中拔出时,有源下拉Q7迅速对输出储能电容进行放电,确保当卡在ISO触点上滑行时输出电压低于0.40V。由于Q7的导通电阻低,输出电压在不到100μs的时间内即迅速下降至400mV,远低于EMV规定的最大值750μs。
输出电压纹波,尽管ISO7816-3或EMV未直接规定,但它在智能卡的运行中扮演重要角色。其峰峰值取决于以下两个主要电参数:
1.在输出硅结构及净储能电容之间的总串联电阻;
2.稳压,即检测带最小门限及滞后的输出电压的能力。
第一个参数取决于芯片与外界相连的内部焊接线、连接储能电容串联电阻的引脚接点以及用于连接引脚到负载的印刷电路板铜导线。当大电流通过引脚时,广泛采用多焊接线技术,以将串联电阻减少至50m(,或者如果使用更宽的焊接线,则电阻值更低。
印刷电路板走线的宽度可根据给定应用所需的电流处理需要而定。此外,该串联电阻会是一个问题,因其牵涉到的外部无源元件随不同应用变化很大。最关键的部分是储能电容,因为(基于经济的原因)一般首选低成本类型,但这又会产生几乎不可能完全消除的高电压尖峰。
根据用于开发电容的技术类型,寄生元件可能拥有相对较高的值,会产生较大的不可控制的尖峰。如图4所示,此等效串联电阻(ESR)非常容易引起此类尖峰,因为电源电流会直接流过它,并将高电压脉冲带入输出源中。

基于在NCN6001和NCN6004A特性化中进行的实验,最佳的方案是使用两个并联的4.7μF/10V/陶瓷/X7R电容来实现CRD_VCC滤波。ESR在整个温度范围内不超过50m?,而且标准元件的组合提供一个可以接受的-20%到+20%的容差,成本增加有限。表2给出了最常用电容类型的大致比较。图5显示了对于进行输出电压滤波的不同电容类型,NCN6001或NCN6004A演示板上观察到的CRD_VCC纹波。在上面曲线上观察到的较大且快速的瞬变是非常难以滤除的,因为它们的能量很高。很清楚,铝电容不适合这类应用,应该避免使用。
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