参考电路 3046

全陶瓷电容设计的降压/反相型3A、±5V电源



这里提供的1MHz、全陶瓷电容设计方案采用 MAX8538 双同步buck控制器提供+5V和-5V电源,并具有软启动、软关断功能。控制器配置为同步buck转换,提供+5V @ 3A输出,第二个buck控制器配置为反激转换,通过1:1变压器提供-5V @ 3A输出。

增益为-1/2的运算放大器 MAX4400 控制负电压输出。MAX8538的内部5V VL线性稳压器为运算放大器提供偏置。增益为-1/2的运算放大器输出限定在此范围内,并在误差放大器的共模限制范围内。

Buck转换器控制增益为:VOUT/VIN = 占空比。1:1反激转换器控制增益为:VOUT/VIN = 占空比/(1 - 占空比),随着占空比的增大而增大。对于1:1反激转换器,占空比 = VOUT/(VIN + VOUT) = 5V/(10.8V + 5V) = 0.317。这样,附加控制增益 = 1/(1 - 0.317) = 1.464。附加控制增益是影响3类补偿网络设计的一个因素,使单位增益频率降低了1.464倍。运算放大放反相增益通过调节R23补偿,不会影响补偿网络的其它电路。

Figure 1.

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图1.

这里提供的1MHz、全陶瓷电容设计方案采用 MAX8538 双同步buck控制器提供+5V和-5V电源,并具有软启动、软关断功能。控制器配置为同步buck转换,提供+5V @ 3A输出,第二个buck控制器配置为反激转换,通过1:1变压器提供-5V @ 3A输出。

增益为-1/2的运算放大器 MAX4400 控制负电压输出。MAX8538的内部5V VL线性稳压器为运算放大器提供偏置。增益为-1/2的运算放大器输出限定在此范围内,并在误差放大器的共模限制范围内。

Buck转换器控制增益为:VOUT/VIN = 占空比。1:1反激转换器控制增益为:VOUT/VIN = 占空比/(1 - 占空比),随着占空比的增大而增大。对于1:1反激转换器,占空比 = VOUT/(VIN + VOUT) = 5V/(10.8V + 5V) = 0.317。这样,附加控制增益 = 1/(1 - 0.317) = 1.464。附加控制增益是影响3类补偿网络设计的一个因素,使单位增益频率降低了1.464倍。运算放大放反相增益通过调节R23补偿,不会影响补偿网络的其它电路。

Figure 1.

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图1.

表1.

VIN IIN V1 I1 V2 I2 Efficiency
12.00 0.044 5.083 0 -5.043 0  
10.77 3.41 5.078 3 -5.038 3 0.826
12.00 3.06 5.080 3 -5.040 3 0.827
13.23 2.79 5.080 3 -5.040 3 0.823
    20mVP-P ripple in 20MHz BW   25mVP-P ripple in 20MHz BW    

表2. 物料清单

 

10.8V至13.2V输入,-5V @ 3A、5V @ 3A输出

Designation QTY Description
C2, C4 3 10µF 16V X5R ceramic capacitor (1210) Taiyo Yuden EMK325BJ106MN
C5, C6, C7, C10, C41 5 0.1µF ceramic capacitor (0603)
C12, C30 7 100µF 6V Y5U ceramic capacitor (1210) Taiyo Yuden JMK325E107MM
C13 1 4.7µF 6V X5R ceramic capacitor (0805) Taiyo Yuden JMK212BJ475MG
C14 1 1µF 25V X5R ceramic capacitor (1206) Taiyo Yuden TMK316BJ105ML
C15 1 1µF 6V X5R ceramic capacitor (0603) Taiyo Yuden JMK107BJ105MA
C17 1 3.3nF ceramic capacitor (0603)
C18, C20 2 5pF ceramic capacitor (0603)
C19 1 560pF ceramic capacitor (0603)
C21 1 1.5nF ceramic capacitor (0603)
C22 1 220pF ceramic capacitor (0603)
C23, C24 2 33nF ceramic capacitor (0603)
C40 1 680pF ceramic capacitor (0603)
C42 1 1.2nF ceramic capacitor (0603)
C43 1 470pF ceramic capacitor (0603)
D1, D2 2 100mA 30V Schottky diode (SOD-323) Central Semi CMDSH-3
D3 1 5A 40V Schottky diode Central Semi CMSH5-40
L1 1 2.2µH 10A Power Inductor Delta THA104-2R2
L2 1 2.2µH 14.4A Dual Power Inductor Pulse P0395
N1, N5, N9 3 30V 13mΩ N-ch MOSFET (SO-8) International Rectifier IRF7821
N3, N7 2 30V 30mΩ N-ch MOSFET (SO-8) Fairchild FDS6612A
R2 1 511Ω 1% resistor (0603)
R3 1 681Ω 1% resistor (0603)
R7 1 2.2Ω 5% resistor (0603)
R8 1 4.7Ω 5% resistor (0603)
R9, R24 2 20.0kΩ 1% resistor (0603)
R10, R15 2 53.6kΩ 1% resistor (0603)
R11 1 51kΩ 5% resistor (0603)
R12 1 1.5kΩ 5% resistor (0603)
R13 1 4.3kΩ 5% resistor (0603)
R14 1 43kΩ 5% resistor (0603)
R16, R25 2 10.0kΩ 1% resistor (0603)
R22 1 5.1Ω 0.125W 5% resistor (1206)
R23 1 24.9kΩ 1% resistor (0603)
R26 1 3.3Ω 0.25W 5% resistor (1210)
R27 1 18Ω 5% resistor (0603)
R28 1 33Ω 5% resistor (0603)
R29 1 10.0kΩ 1% resistor (0603)
R30 1 1.50kΩ 1% resistor (0603)
R31 1 100kΩ 1% resistor (0603)
U1 1 MAX8538EEI (28 QSOP)
U2 1 MAX4400AXK (5 SC70)
U3 1 MAX837EUS (4 SOT143)

 

 
Status:
Package:
Temperature:

MAX8538
双路同步buck控制器,用于负载点、跟踪和DDR存储器供电

  • MAX8537/MAX8539:完整的DDR电源
  • MAX8538:双路非跟踪控制器
  • 反相(MAX8537/MAX8538)或者同相(MAX8539)工作

MAX4400
单/双/四路、低成本、单电源、满摆幅运算放大器,带有关断

  • Single +2.5V to +5.5V Supply Voltage Range
  • 320µA Quiescent Current per Amplifier
  • 1µA (max) Shutdown Mode (MAX4401)

MAX837
4引脚、微功耗电压监测器

  • ±1.25% Precision Voltage Threshold
  • SOT143 Package
  • Low Cost