LM2673を使用した、ステップダウン調整可能な電圧、電流レギュレーター回路

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これは、優れたラインおよび負荷調節特性を維持しながら、最大3アンペアの負荷を駆動できることを意味します。

傑出した機能の1つは、より大きい高効率です 90%。



この印象的な効率は、低耐性DMOSパワースイッチの使用のおかげで達成されます。

出力電圧に関しては、このシリーズでは、3.3 V、5 V、および12 Vで利用可能な固定オプションでカバーされています。さらに、もう少し柔軟性が必要な人向けの調整可能な出力バージョンもあります。



SimpleSwitcher®コンセプトの背後にある全体のアイデアは、最小限の数の外部コンポーネントを使用して、設計プロセスを可能な限り簡単にすることです。

これらのレギュレーターのクールなことの1つは、260 kHzで走る高固定周波数発振器で動作することです。

これにより、設計者はより小さなサイズのコンポーネントを使用できます。これは、タイトなスペースで本当に便利です。

さらに、LM2673と互換性のあるさまざまなメーカーから利用できる標準インダクタのファミリーがあり、設計プロセスがさらに簡単になります。

もう1つのきちんとした機能は、レギュレーターに電力を供給するときに入力サージ電流を減らすことができることです。

これは、すぐにすべての電源を獲得するのではなく、レギュレーターを徐々にオンにするのに役立つソフトスタートタイミングコンデンサを追加することで行うことができます。

また、LM2673シリーズの安全性は、組み込みのサーマルシャットダウン機能と電力MOSFETスイッチの抵抗プログラム可能な電流制限が含まれているため、優先事項です。

これにより、デバイス自体と障害条件下で接続された荷重回路の両方を保護するのに役立ちます。

出力電圧は、かなり信頼できる±2%の耐性内にとどまることが保証されています。

さらに、クロック周波数は±11%の耐性内で制御されます。

コンテンツ 隠れる 1 ピンアウトの詳細 1.1 ピンアウト機能 2 IC LM2673の絶対最大評価 2.1 推奨される動作条件 2.2 電気的特性 2.2.1 LM2673 -3.3 V出力を修正しました 2.2.2 LM2673 -5 V出力を修正しました 2.2.3 LM2673 -12 V出力を修正しました 2.2.4 LM2673-調整可能な出力8V〜40V 3 詳細な説明(典型的な固定電圧出力設計) 3.1 機能ブロック図 4 固定電圧出力を備えたLM2673セプダウンレギュレーターの設計 4.1 設計要件 4.2 詳細な設計手順 4.3 表1。入力および出力コンデンサコード - 表面マウント 4.4 表2。入力および出力コンデンサコード - スルーホール 4.5 インダクタ選択ガイド可能な3。インダクタメーカーの部品番号 4.6 表4。Schottkyダイオード選択テーブル 4.7 ノモグラフ 4.8 コンデンサの選択テーブル5。固定出力電圧アプリケーション用の出力コンデンサ - 表面マウント 5 調整可能な電圧出力を備えたLM2673セプダウンレギュレーターの設計

ピンアウトの詳細

  警告メッセージ:電気は危険です。注意して進めてください
  LM2673 PIN構成と機能

ピンアウト機能

スイッチ出力 1 12、13、14 内部ハイサイドFETのソースピン。このノードは、切り替えに使用されます。このピンを外部ダイオードのカソードとインダクタに接続します。
入力 2 23 入力ピンをハイサイドFETのコレクターピンに接続します。入力バイパスコンデンサCINと電源を取り付けます。 VINピンは、高周波バイパスCINおよびGNDに最短パスを実行可能でなければなりません。
CB 3 4 ハイサイドドライバーのためのブートストラップコンデンサの接続。高品質の100-NFコンデンサをCBからVSWピンに接続する必要があります。
GND 4 9 - パワーグランドピン。回路地面に接続します。コウトとシングランドピン。 CINへの道は、実行可能なだけ短くする必要があります。
現在の調整 5 6 現在の制限のためにピンを調整します。部品の現在の制限を設定する場合は、このピンからGNDに抵抗器を取り付けます。
FB(フィードバック) 6 7 フィードバック検出の入力ピン。調整可能なバージョンの場合は、このピンをフィードバック分割の途中に接続して、VOUTを設定します。固定された出力バージョンの場合、このピンを出力コンデンサにまっすぐ接続します。
SS(ソフトスタート) 7 8 ソフトスタートを可能にするピン。出力電圧ランプを調整するために、このピンからGNDにコンデンサを追加します。機能が必要でない場合は、ピンを開いたままにして浮かぶ可能性があります。
NC(接続なし) - 1、5、10、11 - 未使用、接続ピンなし。

IC LM2673の絶対最大評価

入力電源電圧 - 45
ソフトスタートピン電圧 -0.1 6
電圧を地面に切り替えます(3) -1 なる
ピン電圧をブーストします - VSW + 8
フィードバックピン電圧 -0.3 14
電力散逸 - 内部的に限定されています -
はんだ温度(波、4秒) - 260 °C
はんだ温度(赤外線、10秒) - 240 °C
はんだ温度(蒸気相、75秒) - 219 °C
ストレージ温度、TSTG -65 150 °C

注:

上記を過ぎて物事を押してください 絶対最大評価 永久に、デバイスを完全に破壊することができます。

真剣にこれらの評価はストレスについてだけであり、これらの制限にプッシュしたり、内部にない他の条件に近い場合でも、デバイスが実際に機能するとは考えていません 推奨される動作条件。

また、軍事/航空宇宙グレードのものを扱っている場合は、テキサスインストゥルメントセールスオフィス/ディストリビューターに連絡して、何が起きているかを確認し、正しい仕様を取得する必要があります。

また、そのスイッチ電圧はグランドパラメーターになりますか?その絶対的な最大仕様は、DC電圧について話していることです。

ただし、-10 Vのような電圧では、最大20 nsのようにパルスの小さなブリップである場合のみ、少し負に移動できます。

パルスがもう少し長い場合、60 nsをたとえば、-6 Vにしか下がりません。100nsのようにさらに長い場合は-3 Vです...

推奨される動作条件

供給電圧 8 40
ジャンクション温度(TJ) -40 125 °C

電気的特性

LM2673 -3.3 V出力を修正しました

出力電圧(Vout) Vin = 8 V〜40 V、100mA≤iout≤5A -40°Cから125°C以上 3,234 3.3 3,366
効率(η) vin = 12 v、iload = 5 a 3.201 3,399

LM2673 -5 V出力を修正しました

出力電圧(v )) Vin = 8 V〜40 V、100mA≤iout≤5A -40°Cから125°C以上 4.9 5 5.1
効率(η) = 12 v、i 負荷 = 5 a 4.85 5.15

LM2673 -12 V出力を修正しました

出力電圧(v )) = 15 V〜40 V、100mA≤i -40°C以上から125°C以上 11.76 12 12.24
効率(η) = 24 V、i 負荷 = 5 a 11.64 12.36

LM2673-調整可能な出力8V〜40V

フィードバック電圧(v FB )) = 8 V〜40 V、100mA≤i -40°C以上から125°C以上 1.186 1.21 1,234
効率(η) = 12 v、i 負荷 = 5 a 1,174 1,246

詳細な説明(典型的な固定電圧出力設計)

  LM2673典型的な固定電圧出力設計

LM2673は、ステップダウンまたはバックコンバーターのスイッチングレギュレーターに必要なすべてのアクティブな機能を提供する素晴らしい小さなテクノロジーです。

実際にはDMOSパワーMOSFETである内部電源スイッチを備えています。この設計により、印象的な効率で動作するが、高電流機能(UPから3 Aまで)を処理することができます。

デザインサポートを探しているなら、 Webenchツール 非常に便利です。インスタントコンポーネントの選択に役立ち、評価のために回路パフォーマンス計算を実行し、材料の請求書コンポーネントリストを生成し、LM2673専用の回路概略図を提供することもできます。

機能ブロック図

  LM2673セプダウンレギュレーターIC内部図

スイッチ出力

スイッチの出力についてしばらくお話ししましょう。この出力は、入力電圧に右に接続されているPower MOSFETスイッチから直接送られます。

このスイッチが行うことは、内部パルス幅変調器(PWM)の制御下にあるインダクタ、出力コンデンサ、および負荷回路にエネルギーを提供することです。

PWMコントローラーは、固定された260 kHz発振器を操作します。典型的なステップダウンアプリケーションでは、デューティサイクル(本質的にはスイッチがオンとオフの時間の比率)が、入力電圧と比較した電源の出力電圧の比に比例します。

ピン1の電圧は、外部のSchottkyダイオード(スイッチがオフになったとき)の電圧が低下するため、VIN(スイッチがオンのとき)と地上レベルの間のスイッチ(スイッチがオンのとき)と地上レベルの間をスイッチすることがわかります。

入力

入力側に移動すると、これはピン2の電源の入力電圧を接続する場所です。この入力電圧は負荷にエネルギーを提供するだけでなく、LM2673内のすべての内部回路にバイアスを供給します。 。

すべてが正常に機能するようにするには、入力電圧が8 V〜40 Vの範囲内にあることを確認してください。電源から最適なパフォーマンスを得るには、近くに配置された入力コンデンサでこの入力ピンを常にバイパスすることが重要です。ピン2に。

cブースト

次はCブーストです。ピン3からピン3からスイッチ出力にコンデンサを接続する必要があります。このコンデンサは、VIN上の内部MOSFETにゲートドライブを強化して、完全に電源を入れることができるようにすることで重要な役割を果たします。

これを行うことにより、電源スイッチの伝導損失を最小限に抑えることができ、これにより高い効率が維持されます。このcの推奨値 ブースト コンデンサは約0.01 µfです。

地面

地面を忘れないでください!この接続は、電源セットアップのすべてのコンポーネントの基本参照として機能します。

LM2673を使用しているものと同様に、速い切り替えと高電流があるアプリケーションでは、広い地上飛行機を使用することをお勧めします。

これにより、回路全体の信号結合を最小限に抑え、すべてをスムーズに動作させます。

現在の調整

LM2673の傑出した機能の1つは、特定のアプリケーションが必要とするものに応じて、ピークスイッチの電流制限を調整および調整する機能です。

これは、回路が通常動作するものよりもはるかに高い可能性のある現在のレベルを処理するために物理的にサイズを置く必要がある外部コンポーネントを使用することを心配する必要がないことを意味します(ショート出力条件中など)。

これをセットアップするには、ピン5からグランドに抵抗器を接続します。この抵抗器は電流を確立します(I(ピン5)= 1.2 v / r adj )それは、その電源スイッチを介してどれだけのピーク電流が流れるかを決定します。最大スイッチ電流は、37,125をRで割ったときに計算されたレベルで固定されます adj

フィードバック

それでは、フィードバックに進みましょう。この入力は、PWMコントローラーを駆動する2段階の高ゲインアンプに接続します。 DC出力電圧を正しく設定するには、ピン6を電源の実際の出力に直接接続することが不可欠です。

3.3 V、5 V、および12 Vの出力のような固定出力デバイスの場合、LM2673内にすでに提供されている内部ゲイン設定抵抗器があるため、それを完了するために直接ワイヤ接続が必要です。

ただし、調整可能な出力バージョンを使用している場合は、DC出力電圧を正確に設定するために2つの外部抵抗が必要になります。

電源の安定した動作を確保するには、インダクタフラックスのフィードバック入力への結合を防ぐことが非常に重要です。

ソフトスタート

最後にソフトスタートがあります!ピン7からグランドにコンデンサを接続することにより、スイッチングレギュレーターの徐々にターンオンを可能にします。

このコンデンサは、内部電源スイッチが使用するデューティサイクルの量を徐々に増やす時間遅延を設定します。

この機能は、入力電圧の急激な適用があると、入力電源から電流がどれだけの量を引き出すかを大幅に減らすことができます。

ソフトスタート機能が必要ない場合は、このピンを開いたままにしておく必要があります。

固定電圧出力を備えたLM2673セプダウンレギュレーターの設計

  LM2673固定電圧出力を備えたセプダウンレギュレーター

設計要件

したがって、LM2673を稼働させようとしている場合は、最初にいくつかのことを特定する必要があります。電源の動作条件と必要な最大出力電流を把握することから始めます。次に、次の手順に従って、LM2673セットアップの適切な外部コンポーネントを選択します。

詳細な設計手順

3.3 Vで実行されるシステムロジック電源バスを作成したいと想像してみましょう。13 Vから16 Vのどこかに規制されていないDC電圧を提供する壁アダプターを使用する予定です。また、予想される最大負荷電流は約2.5 A.

ああ、あなたは約50ミリ秒のソフトスタート遅延時間を望みます。さらに、スルーホールコンポーネントを使用することを好みます。

さて、これが私たちがそれを実現する方法です:

ステップ1:動作条件

まず、既知の操作条件をレイアウトしましょう。

  • = 3.3 v
  • 最大= 16インチ
  • 負荷 最大= 2.5 a

ステップ2:LM2673バリアントを選択します

先に進んで、LM2673T-3.3を選択してください。出力電圧は、室温で±2%、完全な動作温度範囲で±3%の許容値を持っていることに注意してください。

ステップ3:インダクタを選択します

次に、3.3 Vデバイスにノモグラフを使用しましょう。図14を見つけて(これらの検索結果に含まれていませんが、この手順はアクセスできると想定しています)、16 V Horizo​​ntal Line(Vin Max)が2.5 Aの垂直線と交差する場所を確認します(i 負荷 最大)。この交差点は、22 µHインダクタであるL33が必要であることを示しています。

表3を見ると(これらの検索結果には含まれていませんが、利用可能であると想定されています)、スルーホールコンポーネントのL33は、部品番号RL-1283-22-43のRENCOまたはパルスエンジニアリングから調達できることがわかります。部品番号PE-53933。

ステップ4:出力コンデンサを選択します

次に、表5または表6(繰り返しますが、これらの表はここでは提供されませんが、アクセス可能であると想定されています)を使用して、使用する出力コンデンサを把握します。 3.3 Vの出力と33 µHインダクタがあることを考えると、いくつかのスルーホール出力コンデンサソリューションがあるはずです。

これらのソリューションは、同じタイプのコンデンサの数を並列に示し、識別コンデンサコードを提供します。

表1または表2(利用可能であると想定)は、各コンデンサの特定の特性を提供する必要があります。これらの選択肢のいずれかは、回路でうまく機能します。

  • 1×220 µf、10 V Sanyo OS-CON(コードC5)
  • 1×1000 µF、35 V Sanyo MV-GX(コードC10)
  • 1×2200 µf、10 V Nichicon PL(コードC5)
  • 1×1000 µf、35 VパナソニックHFQ(コードC7)

表1。入力および出力コンデンサコード - 表面マウント

c(μf) wv(v) IRMS(a)
C1 330 6.3 1.15
C2 100 10 1.1
C3 220 10 1.15
C4 47 16 0.89
C5 100 16 1.15
C6 33 20 0.77
C7 68 20 0.94
C8 22 25 0.77
C9 22 35 0.63
C10 22 35 0.66
C11 - - -
C12 - - -
C13 - - -

表2。入力および出力コンデンサコード - スルーホール

c(μf) wv(v) IRMS(a) c(μf)
C1 47 6.3 1 1000
C2 150 6.3 1.95 270
C3 330 6.3 2.45 470
C4 100 10 1.87 560
C5 220 10 2.36 820
C6 33 16 0.96 1000
C7 100 16 1.92 150
C8 150 16 2.28 470
C9 100 20 2.25 680
C10 47 25 2.09 1000
C11 - - - 220
C12 - - - 470
C13 - - - 680
C14 - - - 1000
C15 - - - -
C16 - - - -
C17 - - - -
C18 - - - -
C19 - - - -
C20 - - - -
C21 - - - -
C22 - - - -
C23 - - - -
C24 - - - -
C25 - - - -

インダクタ選択ガイド
表3。インダクタメーカーの部品番号

L23 33 1.35 RL-5471-7 RL1500-33 PE-53823 PE-53823S do316-333
L24 22 1.65 RL-1283-22-43 RL1500-22 PE-53824 PE-53824S DO316-223
L25 15 2 RL-1283-15-43 RL1500-15 PE-53825 PE-53825S do316-153
L29 100 1.41 RL-5471-4 RL-6050-100 PE-53829 PE-53829S do5022p-104
L30 68 1.71 RL-5471-5 RL6050-68 PE-53830 PE-53830S do5022p-683
L31 47 2.06 RL-5471-6 RL6050-47 PE-53831 PE-53831S do5022p-473
L32 33 2.46 RL-5471-7 RL6050-33 PE-53932 PE-53932S do5022p-333
L33 22 3.02 RL-1283-22-43 RL6050-22 PE-53933 PE-53933S do5022p-223
L3 15 3.65 RL-1283-15-43 - PE-53934 PE-53934S do5022p-153
L38 68 2.97 RL-5472-2 - PE-54038 PE-54038S -
L39 47 3.57 RL-5472-3 - PE-54039 ON-54039S -
L40 33 4.26 RL-1283-33-43 - on-54040 on-54040s -
L41 22 5.22 RL-1283-22-43 - PE-54041 P0841 -
L44 68 3.45 RL-5473-3 - PE-54044 P0845 do5022p-103hc
L45 10 4.47 RL-1283-10-43 - PE-54044

表4。Schottkyダイオード選択テーブル

3 a 5 A以上 3 a 5 A以上
20 SK32 - 1N5820 -
- - SR302 -
30 SK33 MBRD835L 1N5821 -
30WQ03F - 31DQ03 -
40 SK34 MBRB1545CT 1N5822 -
30BQ040 - MBR340 MBR745
30WQ04F 6TQ045S 31DQ04 80SQ045
MBRS340 - SR403 6TQ045
MBRD340 - - -
50以上 SK35 - MBR350 -
30WQ05F - 31DQ05 -
- - SR305 -

ノモグラフ

  ノモグラフ

ステップ5:入力コンデンサを選択します

最後に、表5または表8を使用して、入力コンデンサを選択します。 3.3 Vの出力と22 µHインダクタを備えているため、3つのスルーホールソリューションがあります。

これらのコンデンサは、十分な電圧定格と1.25 Aより大きいRMS電流定格を提供します(これはIの半分です 負荷 最大)。

繰り返しますが、特定のコンポーネントの詳細については、表1または表2を参照してください。これらのオプションは適切です。

  • 1×1000 µF、63 V Sanyo MV-GX(コードC14)
  • 1×820 µf、63 V Nichicon PL(コードC24)
  • 1×560 µf、50 VパナソニックHFQ(コードC13)

ステップ6:Schottkyダイオードを選択します

次に、表4を覗いてみてください。3アンペア以上の定格のショットキーダイオードを選択する必要があります。このアプリケーションでは、20 V前後の電圧を扱っている場合、使用できる適切なスルーホールコンポーネントがいくつかあります。

1N5820

SR302

ステップ7:セットアップc ブースト そしてソフトスタート

次に、そのcを取得しましょう ブースト コンデンサが分類されました。 cのために0.01 µfコンデンサを使用することができます ブースト

今、あなたが望む50ミリ秒のソフトスタート遅延のために、私たちはいくつかのパラメーターを考慮する必要があります:

  • SST :3.7 µA
  • t ss :50ミリ秒
  • SST :0.63 v
  • :3.3 v
  • ショットキー :0.5 v
  • :16 v

最大vを使用して 値、ソフトスタート遅延時間が少なくとも50ミリ秒に目指していることを確認しています。

CSSの適切な値を把握するには、式を使用できます(ただし、ここではフォーマットしていないため、プレーンテキストで表示できます)。それは標準のコンデンサ値ではないため、代わりに0.22 µFコンデンサを使用できます。これにより、十分なソフトスタート遅延が得られます。

ステップ8:rを決定します adj 価値