PA-Switch系列集成控制器在小功率DC-DC變換器中的應用（二）

5．應用

5．1 DPA-Switch的選擇

實際應用當中，選用何種型號的DPA-Switch，應根據變換器的最大輸出功率、效率、散熱以及成本等因素綜合考慮。比較簡便的方法是借助DPA-Switch的“輸出功率－耗散功率關系表”，如表1－表3所示。

注意，上述關系表是在5V單路輸出及采用肖特基二極管整流，同時DPA-Switch散熱狀況良好，結溫低于100℃的條件下得出的。

通過表1－表3可以直觀的看出，在不同的直流輸入范圍內，DPA-Switch的輸出功率與耗散功率的關系。例如，當輸入直流電壓范圍為36V-75V時，DPA424R在23W變換器中的典型耗散功率為1W，而DPA425R在23W變換器中的典型耗散功率僅為0.5W。由于在相同條件下DPA425R的耗散功率更低，變換器的效率能夠提高大約2％。由此可知，在通常情況下，對于小功率DC－DC變換器，為了獲取更高的效率，可以選用規格高一等級的控制器。

5．2 相關問題

（1）初級箝位

為了防止DPA-Switch內部開關管漏極電壓受初級漏感電流的影響而超出其額定值，在初級側需要增加箝位網絡。實際當中箝位網絡由齊納二極管和小容量電容構成并跨接在初級繞組上，不但效果良好，而且成本也較低。

（2）輸出整流

次級整流推薦采用肖特基二極管或同步整流結構。

（3）軟啟動

由于反饋環路動作需要一定的時間，變換器在啟動過程中承受的應力非常大，因此DPA-Switch內部加入了軟啟動電路。在軟啟動過程中，大約經過5ms的時間，占空比才由零線性上升至DCMAX。同時，初級限流閾值也由85％上升至100％。輸入電壓在這段時間內逐步上升，直至反饋環路開始起作用。軟啟動電路有效降低了啟動過程中DPA-Switch內部MOSFET、箝位電路以及輸出二極管的開關應力，避免變壓器飽和。另外，軟啟動電路還能夠起到抑制輸出電壓過沖的作用。在某些應用場合下，可以省掉輸出平滑電容。

（4）開關頻率

DPA-Switch提供300KHz和400KHz兩種開關頻率。對于采用變壓器次級直接驅動的同步整流結構，開關頻率推薦采用300KHz。因為此時貯存在電感中的磁化能量更多，足以驅動MOSFET。

（5）變壓器

在正激變換器設計中，推薦變壓器的最大工作磁通在1500高斯左右變化，而峰值磁通密度在3500高斯左右比較合適，并應確保磁性元件，包括變壓器和輸出電感，在過載等極限狀態下不飽和。如果為了提高變換器的效率而選用了高一等級的DPA-Switch，應將其限流閾值下調至峰值工作電流附近，一方面限制過載功率，另一方面也可減小次級元件的尺寸。

（6）空載及待機功耗

在輕載或空載狀態下的“周期跳越”功能能夠顯著降低功耗。如果在一些應用場合不宜采用“周期跳越”功能，則需要外接預置負載。

（7）電路布局

DPA-Switch的基板在芯片設計時與內部MOSFET的源極連在一起，這樣做的目的是使DPA-Switch的基板起到開關大電流功率回線的作用。因此，在電路布局時需用寬的、低阻抗印制線將DPA-Switch的基板與輸入解耦電容相連。注意，DPA-Switch的Source引腳不再流過大功率電流，而只作為信號地使用。如果布局上有誤，將造成工作異常。

Control引腳上的旁路電容應與Source引腳及Control引腳緊挨在一起，Source引腳與Line-Sense引腳和External Current Limit引腳之間的元件也應盡量靠近。需要注意的是，流過Source引腳的開關電流必須經過單獨的印制線與輸入電容相連，而不能與Control引腳、Line-Sense引腳或External Current Limit引腳上的元件共用印制線。

與Line-Sense引腳和External Current Limit引腳連接的所有印制線都應盡可能的短，并遠離Drain引腳的印制線。另外，Line-Sense引腳與其外接電阻之間、Control引腳與其外接電容之間、反饋光藕與Control引腳及Source引腳之間的印制線都應盡可能的短，以避免噪聲耦合干擾。