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筆記本電腦中的開關(guān)穩(wěn)壓電源

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1314次  |  2020年06月17日  

①M(fèi)AX786內(nèi)部包含782,783兩個(gè)芯片,它采用微間距的單片雙CM0S集成電路和表面安裝式SS0p封裝,具有集成度高、體積小、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。


②利用兩個(gè)電流型降壓式pWM控制器,出現(xiàn)兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào),分別驅(qū)動(dòng)N溝道MOS功率場(chǎng)效應(yīng)管后,能輸出+3.3V(3A),+5V(3A)兩路穩(wěn)定電源,供筆記本電腦使用。每路輸出電流還可超過6A,視功率場(chǎng)效應(yīng)管的型號(hào)而定。


③輸人電壓UI的范圍是+5.5~30V,開關(guān)頻率既可設(shè)定成300kHz,又可設(shè)定為200kHz。但在低壓供電時(shí),要求UI=+6.5~12V,開關(guān)頻率必須選200kHz,而且+5V穩(wěn)壓電源的最大輸出電流降為2A,+3.3v穩(wěn)壓電源仍可輸出3A電流。通??蛇x6節(jié)1.5V高能電池或鎳鎘電池串聯(lián)成9V低壓電源。


④內(nèi)部有兩個(gè)低壓降、微功耗的線性調(diào)節(jié)器、兩個(gè)精密電壓比較器/電平轉(zhuǎn)換器、同步檢波器、3.3V基準(zhǔn)電壓源。利用同步檢波器可大大提高電源效率,在大負(fù)載時(shí)工作于pWM方式,小負(fù)載時(shí)工作在輕載方式;當(dāng)輸出電流為2A時(shí),效率高達(dá)95%,輸出5mA~3A時(shí)效率仍高于80%。靜態(tài)工作電流為420μA,各用模式下僅為70pA。工作溫度范圍是0~+70℃。


⑤由于采用先進(jìn)的電流型脈寬調(diào)制器,使輸出端濾波電容的容量大為減小,每安培的輸出電流所對(duì)應(yīng)的電容量可從1000μF減小到30μF。


⑥具有軟啟動(dòng)、過壓保護(hù)、過流保護(hù)等多種功能,工作安全可靠。


2.MAX786的工作原理


(1)引腳排列


MAX786采用小型化28腳SS0p封裝,引腳排列如圖1所示。引腳符號(hào)中帶數(shù)字3、數(shù)字5的,分別對(duì)應(yīng)于+3.3V、+5V開關(guān)電源的引出端。


23腳V+:接由電池構(gòu)成的5.5~30V直流輸入電壓。


9腳GND、20腳pOND:分別為模擬地、功率地,二者可以共地。


1腳CS3:+3.3V開關(guān)電源的電流檢測(cè)端,外接電流檢測(cè)電阻RS。


28腳FB3:十3.3V開關(guān)電源的反饋端。


2腳SS3:+3.3V開關(guān)電源的軟啟動(dòng)電容端。


3腳ON3:+3.3V開關(guān)電源的通/斷控制端,自啟動(dòng)時(shí)應(yīng)接VL端。ON3=0時(shí),關(guān)斷+3.3V開關(guān)電源。


27腳DH3、24腳DL3:分別為+3.3V開關(guān)電源的高端、低端驅(qū)動(dòng)輸出端,接外部N溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管柵極。


25腳BST3、17腳LX5:分別為+3.3V開關(guān)電源的升壓電容、電感引出端。


CS5,F(xiàn)B5,SS5,ON5,DH5,DL5,BST5,LX5的功能同上,只是所對(duì)應(yīng)的是+5V開關(guān)電源。


D1,D5,Q1,Q2:分別為兩套精密電壓比較器/電平轉(zhuǎn)換器的同相輸人端、輸出端,比較器的閾值電壓均為1.65V。不用時(shí)D1,D2應(yīng)接GND.


6腳VH:兩個(gè)精密電壓比較器/電平轉(zhuǎn)換器的正電源端。


22腳VL:+5V邏輯電平輸出端,工作在pWM方式下,最大可輸出5mA電流,但在關(guān)斷pWM或處于各用模式下,此端輸出電流能力新增到25mA。VL適合向電腦中的RAM供電并具有掉電保護(hù)功能。


10腳Uref:3.3V基準(zhǔn)電壓輸出端,輸出電流可達(dá)5mA。


11腳SYNC:開關(guān)頻率設(shè)定端。此端接GND或VL時(shí)f=200kHz;接Uref端時(shí),f=300kHz。也可采用240~350kHz的外部時(shí)鐘,實(shí)現(xiàn)多臺(tái)筆記本電腦同步工作。


12腳SHDN:關(guān)斷pWM控制端(低電平有效),關(guān)斷時(shí)+3.3v電源、+5V電源和+3.3V基準(zhǔn)電壓源均不工作,僅VL電源能向外輸出(5V,25mA)。


(2)工作原理


MAX786的內(nèi)部框圖和外部接線分別如圖2和圖3所示。重要包括300kHz/200kHz振蕩器,+5V線性調(diào)節(jié)器,+3.3V帶隙基準(zhǔn)電壓源,+3.3VpWM控制器,+5VpWM控制器,精密電壓比較器1、2/電平轉(zhuǎn)換器1、2,門電路,保護(hù)電路(比較器3、4等)。利用SYNC端可以設(shè)定開關(guān)頻率值,選擇300kHz頻率能進(jìn)一步減小儲(chǔ)能電感和濾波電容值,但使用9V電池組低壓供電時(shí),必須選⒛0kHz頻率。由線性調(diào)節(jié)器出現(xiàn)的+5V電壓,一路從YL端輸出;另一路向


圖2MAX786內(nèi)部框圖


基準(zhǔn)電壓源供電,進(jìn)雨獲得+3.3V基準(zhǔn)電壓,從Urdf端輸出。圖3中,若沿虛線將SYNC與Urdf短接,則開關(guān)頻率選定為300kHz。


圖3MAX786外部接線圖


+3.3V開關(guān)電源由內(nèi)部pWM控制器,外部N溝道MOS功率場(chǎng)效應(yīng)管(N1和N3)和檢波二極管(VD2)輸出濾波器(L1,C12,C7)組成。其中,肖特基二極管VD1與L1,C12、C7構(gòu)成降壓式輸出電路。C5是升壓電容,用于提升高端(DH3)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度,使之大于電池電壓,從而提高了N1的輸出能力。低端(DL3)信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)N3。VD2是同步檢波器外接檢波二極管。R1為電流檢測(cè)電阻,用以設(shè)定輸出電流的極限值。C9是軟啟動(dòng)電容,其用途是通電后利用電容的充電過程逐步建立起+3.3V電源,可降低初始浪涌電壓。內(nèi)部比較器3和4的用途是,當(dāng)輸人(或輸出)電壓跌落而導(dǎo)致UL<+4.0V或Uref<十2.8V時(shí),就出現(xiàn)故障信號(hào)FAULT,將+3.3V和+5V開關(guān)電源關(guān)斷,起到保護(hù)用途。比較器1和2可作為低電壓檢測(cè)用。


pWM控制器有兩種工作方式,一種是持續(xù)的pWM方式,適用于大負(fù)載;另一種是斷續(xù)的pWM方式(也稱輕載方式),適用于負(fù)載小于滿載25%的情況,此時(shí)能顯著降低功耗。當(dāng)SHDN=0時(shí),脈寬調(diào)制器、基準(zhǔn)電壓源和精密電壓比較器均無輸出,Q1=Q2=0V,但是VL電源照常工作,可向筆記本電腦的隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器RAM供應(yīng)+5V、25mA的電源,確保RAM中的數(shù)據(jù)不至于丟失。當(dāng)SHDN=1,且ON3=ON,=0時(shí),芯片處于各用狀態(tài),pWM停止工作,靜態(tài)電流降至70μA。


3.由MAX786構(gòu)成的筆記本電腦開關(guān)電源


(1)筆記本電腦開關(guān)電源的電路


筆記本電腦開關(guān)電源的電路如圖4所示。該電路采用9V供電。若將+5V開關(guān)電源中的濾波電容C,增至660pF,則可接受5.5~12V的輸入電壓,但+5V電源的最大輸出電流降為2A,而+3.3V電源仍可供應(yīng)3A電流。與圖3相比,電路中新增了下拉電阻R4~R8、開關(guān)S1~S4。S1斷開時(shí)正常工作,此時(shí)SHDN=0;閉合s1時(shí),SHDN=1,MAX786處于關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)S2(S3)閉合時(shí),+3.3V(+5V)開關(guān)電源被接通。閉合S4時(shí)開關(guān)頻率為200kHz,斷開時(shí)則為300kHz。其余電路工作原理如前所述。


圖4筆記本電腦開關(guān)電源電路


(2)系統(tǒng)框圖


MAX786與筆記本電腦的連接框圖如圖5所示。MAX786經(jīng)過電源選擇電路可供應(yīng)十3.3V(或+5V)穩(wěn)壓電源,供微處理器、存儲(chǔ)器及外圍設(shè)備使用。此外,MAX786還可向微處理器ptp供應(yīng)電源正常信號(hào)、低電壓報(bào)警信號(hào),并向RAM單獨(dú)供給一路穩(wěn)壓電源。


圖5MAX786與筆記本電腦的連接框圖


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