用于电池测试和化成的双向同步PWM控制器
要获得所需的主机时钟同步频率,请使用下式计算RFREQ (MASTER)值:
本文引用地址:https://www.eepw.com.cn/article/201609/310241.htm
其中:
RFREQ (MASTER)为用于设置主机频率的电阻(单位为kΩ)。
fSET为开关频率(单位为kHz)。
选择从机的RFREQ
驱动VSCFG < 4.53 V时,ADP1974配置为从机。 作为从机,ADP1974以施加于SYNC引脚的外部时钟频率工作。为确保正确同步,利用下式选择RFREQ以将频率设置为略低于主时钟频率的值:
RFREQ (SLAVE) = 1.11 × RFREQ (MASTER) (6)
其中:
RFREQ (SLAVE)为适当缩放从机频率的电阻值,1.11为用于同步的RFREQ从机与主机之比。
RFREQ (MASTER)为与施加于SYNC引脚的主时钟频率相对应的电阻值。
从机频率设置为略低于主机频率,以便ADP1974的数字同步环路能够与主机时钟周期同步。从机可与高于从机时钟频率2%到20%的主机时钟频率同步。设置RFREQ (SLAVE)比RFREQ (MASTER)大1.11倍,可使同步环路大致在调整范围的中心运行。
外部时钟相移编程
如果从机不需要相移,各从机的SCFG引脚须接地。对于需要施加于从机SYNC引脚的同步时钟的相移版本的器件,应在SCFG和地之间连接一个电阻(RSCFG)来设置所需的相移。 对于所需相移(φSHIFT),为了确定RSCFG,首先应计算从机时钟频率(fSLAVE)。
其中:
tDELAY为相位时间延迟(单位为μs)。
φSHIFT为所需相移。
最后,使用下式计算tDELAY:
RSCFG (kΩ) = 0.45 × RFREQ (SLAVE) (kΩ) + 50 × tDELAY (μs) (10)
其中:
RSCFG为所需相移(单位为kHz)的对应电阻。RSCFG与tDELAY的关系曲线参见图19。
使用相移特性时,应将一个47 pF或更大的电容与RSCFG并联。
或者,SCFG引脚也可利用一个电压源来控制。使用独立电压源时,确保所有情况下VSCFG ≤ VREG。通过EN引脚或UVLO禁用ADP1974时,VREG = 0 V,必须相应地调整电压源以确保VSCFG ≤ VREG。
图29显示了ADP1974的内部电压斜坡。该电压斜坡是一个精确控制的4 V p-p斜坡。
死区时间编程
要调整DH和DL同步输出的死区时间,应在DT和GND之间连接一个电阻(RDT)并用一个47 pF电容予以旁路。利用图30选择给定死区时间对应的RDT,或利用下式计算RDT。要获得单个RDT计算式,可将VDT和RDT的计算式合并。
图30. DT引脚电阻(RDT)与死区时间(tDEAD)的关系
最大占空比编程
ADP1974的设计最大内部占空比为97%(典型值)。在DMAX和地之间连接一个电阻,便可将最大占空比设置为0%到97%的任意值,计算公式如下:
图31. RDMAX与占空比的关系,RFREQ = 100 kΩ,VCOMP = 5 V
ADP1974的最大占空比为97%(典型值)。 如果DMAX电阻设置的最大占空比大于97%,ADP1974将默认使用内部最大值。 如果97%的内部最大占空比对应用足够,应将DMAX引脚接VREG或使其保持浮空。
DMAX引脚和接地层之间连接的CDMAX电容必须为47 pF或更大。
调整软启动周期
ADP1974具有可编程软启动功能,可防止启动期间输出电压过冲。 软启动图参见图22。 利用下式计算使能开关前的延迟时间(tREG):
举个例子,一个采用20 V输入和10 nF电容的设计将有1 ms的延迟和2.5 V/ms的斜坡率。
CSS电容不是ADP1974必需的。 不使用CSS电容时,内部5 μA(典型值)电流源立即将SS引脚电压拉到VREG。 不使用CSS电容时,ADP1974内部便没有软启动控制,系统可能会在启动期间产生较大的输出过冲和峰值电感尖峰。 不使用CSS电容时,应确保启动期间的输出过冲不能大到触发打嗝限流。
PCB布局指南
为了实现较高的效率、良好的调节性能和出色的稳定性,PCB布局布线必须合理设计。
设计PCB时,应遵守下列原则(框图见图20,引脚配置见图2)。
· VIN的低有效串联电阻(ESR)输入电源电容(CIN)应尽可能靠近VIN和GND引脚,以使电路板寄生电感注入器件的噪声最小。
· VREG的低ESR输入电源电容(CVREG)应尽可能靠近VREG和GND引脚,以使电路板寄生电感注入器件的噪声最小。
· 用于SCFG、FREQ、DMAX和SS引脚的元件应靠近相应的引脚放置。 将这些元件统一连接到模拟接地层,以便与GND引脚形成开尔文连接。
· 从COMP引脚到关联器件(如AD8450)的走线应尽可能短。 此走线不应放在开关信号附近,可能的话应将其屏蔽起来。
· 任何用于SYNC引脚的走线或元件应远离敏感的模拟节点。 使用外部上拉电阻时,最好在上拉电阻的电源和GND之间使用一个本地0.1 μF旁路电容。
· 从DH和DL引脚到外部元件的走线应尽可能短,以使寄生电感和电容最小,避免影响控制信号。 DH和DL引脚是开关节点,其相关布线不应靠近任何敏感的模拟电路。
· 使高电流走线尽量短、尽量宽。
· 将ADP1974的接地连接直接连到电流检测电阻(RS)的接地连接。
· 通过一个20 kΩ电阻将CL直接连到RS。
· 从图32所示的接地连接进行如下连接:
· GND引脚连接到RS的接地点
· 系统电源接地总线连接到RS的接地点
· 构建一个具有一个主机和多个从机的系统时,应考虑如下事项以使与SYNC引脚相连的走线电容最小:
· 对于仅有几个从机的小型系统,在主机SYNC信号和从机SYNC输入引脚之间串联一个电阻可限制走线电容,降低可能会把噪声注入主机的快速地电流。
· 对于较大型应用,串联电阻不足以隔离主机SYNC时钟。 在较大系统中,使用外部缓冲器来降低走线电容。 外部缓冲器具有驱动能力,可支持较大数量的从机。
图32. 推荐RS开尔文接地连接
外形尺寸
图33. 16引脚超薄紧缩小型封装[TSSOP]
(RU-16)
图示尺寸单位:mm
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