基于HIP6004E的降壓型DC/DC變換器的設計

從式（3）—（4）可看出，增大電感，將減小紋波電流和紋波電壓；反之，則增大紋波電流和紋波電壓。為了獲得相同的紋波電壓，增大電感，可以減少輸出電容的數量。但是，增大電感后將降低對負載瞬態電流的響應，所以，輸出電感和輸出電容的選擇是相輔相成的，需在兩者之間取一個折衷值，實際應用中可根據輸出電壓紋波要求和動態性能要求來確定電感和電容值。

3.3.3 MOSFET

HIP6004E變換器需要兩個N溝道的MOSFET。MOSFET的選擇由R_DS（on），門極驅動電壓，輸出電流，散熱條件等因素確定。在大電流應用中，MOSFET的耗散功率，封裝形式和散熱器是主要考慮的目標。根據耗散功率，熱阻等可計算出MOSFET的工作溫升，要確保在最高環境溫度工作時，MOSFET不超過最大允許的結溫。

兩個MOSFET的耗散功率分別由式（5）和式（6）確定。

P_上=I_o²×R_DS(on)×D＋×I_o×V_in×t_sw×f_s （5）

P_下=I_o²×R_DS(on)×(1－D) （6）

式中：D=V_out/V_in（工作周期）；

t_sw為導通時間；

f_s為開關頻率。

一般選擇耐壓為30V的MOSFET，電流根據負載要求而定，推薦使用IR或Intersil生產的MOSFET。

3.3.4 二極管

二極管的作用是鉗位，即在下端MOSFET已關斷，上端MOSFET還未導通的時間內產生的負電壓。必須選用快速的肖特基二極管以防止MOSFET本身的體二極管的導通，如果直接利用MOSFET本身的體二極管來鉗位負電壓，則變換器效率將降低1～2個百分點。推薦使用3A，40V的肖特基二極管如Motorola的MBR340。

3.4 電壓反饋補償電路設計

電壓反饋補償電路的設計是整個變換器設計中最重要的環節，其參數的設置直接影響系統的穩定性和動態響應時間。電壓反饋補償電路如圖4所示。

圖4 電壓反饋補償電路

反饋補償電路由內部誤差放大器，Z_IN阻抗網絡，Z_FB阻抗網絡組成。

以下詳細介紹電阻，電容參數的計算方法。

1）選擇R₁的阻值，通常在2kΩ到5kΩ之間，一般定為3.3kΩ。

2）計算R₂的阻值

R₂=××R₁ （7）

式中：DBW是希望的帶寬，一般為變換器開關頻率的20％～30％；

ΔV_OSC為HIP6004E的斜坡幅值（1.9V）；

V_in為輸入電壓；

f_LC=，L_o為輸出濾波電感值，C_o為輸出濾波電容值。

3）計算C₂的值

C₂= （8）