如何選用DC/DC轉(zhuǎn)換器IC外圍器件？

外圍器件的選用

在此說明關(guān)于如何選用DC/DC轉(zhuǎn)換器IC外圍器件。因外圍器件對DC/DC轉(zhuǎn)換器的各個特性具有極大影響，必須特別注意。

外圍器件的產(chǎn)品型號請參考數(shù)據(jù)目錄中的標(biāo)準(zhǔn)電路使用范例 表1中說明了由外圍器件所決定的對 DC/DC轉(zhuǎn)換器特性的影響。 表1 :選用與特性相對應(yīng)的外圍器件

備注) 使用功率MOSFET作為外置晶體管時(shí)，不需要RB, CB。 關(guān)于各個外圍器件的詳細(xì)內(nèi)容，請參考以下記述。

線圈

請參考表2，選擇與振蕩頻率和輸出電流(負(fù)載)相對應(yīng)的電感值。因?yàn)檎袷庮l率越高，越可選擇電感小的線圈，可以使線圈形狀小。

請盡可能選擇DCR(直流電阻)低的線圈。逐漸降低L值，峰值電流(Ipeak)將增大，到達(dá)一定的L值時(shí)，形成最大輸出電流。此外，逐漸增大L值可降低由峰值電流引起的開關(guān)晶體管的損害，到達(dá)一定數(shù)值時(shí)效率為最大。
再逐漸增加L值時(shí)，由線圈的直流電阻(DCR)引起的損耗將增大，使得效率惡化。 在選用線圈時(shí)，請注意額定(容許)電流。當(dāng)輸入電流超過額定(容許)電流之后、線圈將發(fā)熱，引起磁飽和現(xiàn)象，效率將顯著惡化。此外，大電流會引起IC的損壞，請注意在峰值電流不超過額定電流的范圍內(nèi)選用。 表2電感值的選定標(biāo)準(zhǔn)

以XC6367A、XC6368A為例，使用同樣形狀的線圈，對不同振蕩頻率下的效率進(jìn)行了比較。得出的結(jié)果如下圖所示。 XC6367A Series, VOUT=5V, Vin=3.3VTr.=XP161A1355PR, SD=MA2Q737, Coil=CR54, Cin=220μF, CL=47μF

XC6368A Series, VOUT=5V, Vin=3.3V

Tr.=XP161A1355PR, SD=MA2Q737, Coil=CR54, Cin=220μF, CL=47μF

非連續(xù)模式時(shí)，按以下公式計(jì)算線圈的峰值電流ILpeak。請使用額定電流值大于線圈峰值電流的線圈。并且，以下的公式是按沒有損耗的理想狀態(tài)條件下計(jì)算的，實(shí)際應(yīng)用時(shí)將比計(jì)算值大。

ILpeak2=2(Vout-Vin) x Iout ÷(L x fOSC)
Ex.) Vin=3V, Vout=5V, Iout=10mA, fOSC=100kHz, L=100μH
ILpeak=SQRT(2 x (5-3) x 0.01/(100000 x 0.0001)) ≒63mA

二極管

1、請使用正向壓降VF小的二極管。可以抑制因正向壓降的電壓降低而引起的損耗、提高效率。此外，還可以降低升壓電路的起始工作電壓。請選擇在線圈峰值電流的狀態(tài)下，VF<0.6V的二極管。 ? 2、請使用結(jié)電容較小的二極管。當(dāng)結(jié)電容較大時(shí)，開關(guān)速度降低。當(dāng)二極管導(dǎo)通或關(guān)閉時(shí)會發(fā)生尖峰噪聲增大的現(xiàn)象。此外，開關(guān)速度降低時(shí)，開關(guān)時(shí)的損耗增大。 ? 3、請選擇反向漏電流IR小的二極管。IR大的狀態(tài)下，小負(fù)載時(shí)的效率降低，并引起尖峰噪聲增大等惡劣影響。特別是高溫時(shí) IR 將增大，需特別注意。基本上，大電流(低VF)型二極管都具有IR增大的傾向。 ? 4、用于升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，在輸入電壓下限值(用于降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)為輸入電壓的上限值)的條件下，請選用額定電流為線圈峰值電流2～3倍以上的二極管。特別是PFM調(diào)制時(shí)，峰值電流增大，請?zhí)貏e注意。 ? 5、用于升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，請選擇額定電壓為輸出電壓(降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的情況下為輸入電壓)1.5倍以上的二極管。請?jiān)趯?shí)際使用時(shí)確認(rèn)端子之間的電壓確實(shí)不超過額定電壓。

負(fù)載電容 (CL)

1、使用對應(yīng)于等效串聯(lián)電阻(ESR)低的陶瓷電容為負(fù)載電容時(shí)，需對其溫度特性特別注意。除B特性產(chǎn)品以外，由于周圍溫度及DC偏置電壓特性等都將引起顯著的容量降低，出現(xiàn)IC不能正常工作的現(xiàn)象。此外，雖然鉭電容、OS-CON、鋁電解電容，也可以作為與低ESR對應(yīng)的產(chǎn)品使用。但請?jiān)诔浞执_認(rèn)了工作狀況之后使用。

2、如選用鉭電容為負(fù)載電容的相應(yīng)產(chǎn)品，請使用最低10μpF以上的電容。使用于輸出電流為100mA以上的用途時(shí)，請連接負(fù)載電容值在100μF以上的鉭電容。請選擇等效串聯(lián)電阻(ESR)值在0.1Ω～0.5Ω之間的負(fù)載電容。把低ESR的電容 (OS-CON等)作為負(fù)載電容使用時(shí)，由于產(chǎn)品不同，也許不能完全地進(jìn)行IC的相位補(bǔ)償，產(chǎn)生異常振蕩的現(xiàn)象。請注意基本上不應(yīng)使用陶瓷電容。此外，與鉭電容對應(yīng)的產(chǎn)品時(shí)，雖然也可使用OS-CON、鋁電解電容，請?jiān)诔浞执_認(rèn)工作狀態(tài)之后使用。 3、在使用鋁電解電容為負(fù)載電容時(shí)，請注意低溫時(shí)容量降低及ESR的上升，選擇標(biāo)準(zhǔn)電2～3倍以上的負(fù)載電容。請與10μF以上的鉭電容或大致為0.1μF～1μF的陶瓷電容并聯(lián)使用。在使用鋁電解電容時(shí)，請注意額定紋波電流。當(dāng)紋波電流過大時(shí)，引起發(fā)熱會導(dǎo)致使用壽命縮短。(請?jiān)谳敵黾y波電壓為50mV以下的范圍內(nèi)選用。)

輸入電容（CIN）

1、作為降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器，輸入電容是作為消除電源紋波的電容，連接時(shí)應(yīng)盡可能靠近IC。

2、作為升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器，為了降低輸入電源的阻抗成分的影響，請與Cin連接。與負(fù)載電容不同，不需考慮Cin的電容種類不同，盡可能選擇ESR值較低的電容。

外置晶體管

用于輸入電壓在1.2V以下的用途，因?yàn)闀霈F(xiàn)得不到使功率MOSFET處于導(dǎo)通時(shí)的柵極電壓狀態(tài)，請使用雙極性晶體管。當(dāng)用于輸出電流大的用途，請使用導(dǎo)通電阻小的功率MOSFET。
使用大電流型的雙極性晶體管時(shí)，一般情況下，電流增幅率hFE小，將導(dǎo)致基極電流增大，比MOSFET的效率惡化。

功率MOSFET

1、請使用輸入電容Ciss ，及輸出電容Coss 小的產(chǎn)品。請使用電容值在1000pF以下的功率MOSFET。

2、請使用開關(guān)速度快(導(dǎo)通時(shí)的延遲時(shí)間td(on)短、tr的上升時(shí)間短、關(guān)閉的延遲td(off)短)的產(chǎn)品。隨著開關(guān)速度加快，電路的效率也升高。 3、請使用柵極、源極之間的關(guān)閉電壓 Vgs(off)與輸入電壓相比非常小的產(chǎn)品。當(dāng)IC的電源電壓低于1.2V左右時(shí)，請使用雙極性晶體管。升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器開始啟動時(shí)，需要給 IC 的電源端子施加高于 Vgs(off)的電壓。 4、請使用漏極和源極之間的導(dǎo)通電阻Rds(on)小的產(chǎn)品。但是一般情況下，導(dǎo)通電阻極低的產(chǎn)品其電容值Ciss,Coss 都有變大的傾向。Rds(on)和Ciss，Coss之間存在著折衷的關(guān)系。 5、在使用升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，請使用額定電流在峰值電流2～3倍左右的產(chǎn)品。(降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的情況下，以輸出電流×降壓比×2倍為標(biāo)準(zhǔn))。請?jiān)趯?shí)際使用的機(jī)器上確認(rèn)發(fā)熱狀況后進(jìn)行選用。特別是PFM調(diào)制的情況下，峰值電流值增大，請多加注意。 6、在使用升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，請選用額定電壓為輸出電壓(在使用降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)為輸入電壓)的1.5倍以上的產(chǎn)品。實(shí)際上，請?jiān)趯?shí)用機(jī)器上確認(rèn)端子之間的電壓不超過額定電壓。 7、因?yàn)橥ǔＵJ(rèn)為所有電路上的損耗(效率降低部分)都消耗在晶體管上，所以應(yīng)按此范圍選擇產(chǎn)品的額定損耗。在輸出電壓高、輸出電流大的狀態(tài)下，請選擇具有能充分承受功率消耗余地的產(chǎn)品。此外，請確認(rèn)在使用溫度范圍內(nèi)器件的發(fā)熱狀況，必要時(shí)需采取散熱對策。

雙極性晶體管

1、請使用電流增幅率 hFE 大致在100～500范圍內(nèi)的產(chǎn)品。一般情況下，hFE 極大的晶體管其基極電流小、極間反向飽和電流大，需加以注意。 2、盡可能使用開關(guān)速度快(導(dǎo)通時(shí)的延遲時(shí)間ton短、tf短的下降時(shí)間、tstg的積蓄時(shí)間短)的產(chǎn)品。隨加快開關(guān)速度，其效率效率也提高。請使用集電極的輸出容量 Cob 小(大致以10pF 為標(biāo)準(zhǔn))的產(chǎn)品。

雙極性晶體管的RB、CB值

基極電阻(RB)

請使用基極電阻(RB)在250Ω～2kΩ的范圍內(nèi)的產(chǎn)品。在250Ω以下時(shí)，將影響IC端的工作狀態(tài)。
請?jiān)谏鲜龇秶鷥?nèi)使用。
當(dāng)降低RB值時(shí)，(大致為200Ω～500Ω)、雖輸出電流增大、但小負(fù)載時(shí)效率降低。
當(dāng)增大RB值時(shí)，(大致為750Ω～2kΩ)、雖輸出電流減小，但小負(fù)載時(shí)效率提高。 當(dāng)晶體管成導(dǎo)通(ON)的狀態(tài)時(shí)，按以下公式由集電極的電流值ISW(IC)算出RB值。考慮電流增幅率hFE的不均勻等，作為實(shí)際使用時(shí)的ISE(IC)，請按實(shí)際狀態(tài)的3倍以上的值進(jìn)行計(jì)算。 ISW(IC)=hFEx IB = Vout ÷ (RB + REXTH)
RB≦(Vout-0.7)×hFE÷ ISE(IC) - REXTHfosc Ex.) Iin=100mA、Vout=5.0V、hFE=200、250Ω≦RB≦1.4kΩ

加速電容(CB)

為了提高效率，插入加速電容CB。 根據(jù)RB値及開關(guān)調(diào)整器的振蕩頻率 fosc、調(diào)整CB值。 請把以下公式作為大致標(biāo)準(zhǔn)，選用CB值。開關(guān)速度加快、效率也得到提高。 CB ≧ 1÷(2π x RB xfosc x 0.7)
Ex.) fosc=100kHz、CB=2200pF～3300pF
RB=1kΩ, 增大CB值，雖然開關(guān)速度加快，但消耗電流也增多。
一定程度上即使再增大CB值，開關(guān)速度的變化減小，不起效果。請把上式作為參考使用。 在選擇本公司的電路周圍器件時(shí)，根據(jù)客戶的使用條件，選用條件也會有若干變化。
請參考上述說明，在實(shí)際使用機(jī)器上進(jìn)行充分的調(diào)查。

原文標(biāo)題：如何選用DC/DC轉(zhuǎn)換器IC外圍器件？方法很簡單，看這里～

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