12V24V轉(zhuǎn)5V8ADC同步降壓降壓芯片-WD5030

12V24V轉(zhuǎn)5V8A8ADC同步降壓降壓芯片操作方式：

WD5030是高效，單片，同步降壓型DC / DC轉(zhuǎn)換器，利用抖動(dòng)頻率，平均電流模式控制架構(gòu)。平均電流模式控制可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電流的快速精確控制。它可在很寬的VIN范圍內(nèi)工作，并以低靜態(tài)電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。誤差放大器將輸出電壓與1.0V的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并相應(yīng)地調(diào)整峰值電感器電流。過壓和欠壓比較器將關(guān)閉穩(wěn)壓器。

12V-24V轉(zhuǎn)5V8A同步降壓芯片內(nèi)置MOS描述：

WD5030是一種高效的單片同步降壓型DC / DC轉(zhuǎn)換器，利用抖動(dòng)頻率，平均電流模式控制架構(gòu)。具有出色的線路和負(fù)載調(diào)節(jié)能力，能夠提供高達(dá)15A的連續(xù)負(fù)載。該器件在7V至30V的輸入電壓范圍內(nèi)工作，并提供1V至25V的可調(diào)輸出電壓 WD5030具有短路和熱保護(hù)電路，以提高系統(tǒng)可靠性。內(nèi)部軟啟動(dòng)避免了啟動(dòng)期間的輸入浪涌電流WD5030需要最少的外部組件數(shù)量。以及多種保護(hù)功能以增強(qiáng)可靠性

12V24V轉(zhuǎn)5V8A同步降壓芯片內(nèi)置MOS特征：

1、寬VIN范圍：7V至30V

2、15A連續(xù)輸出電流

3、效率高達(dá)96％

4、內(nèi)置可調(diào)線路補(bǔ)償

5、個(gè)可調(diào)輸出電壓

6、+/- 2％輸出電壓精度

7、個(gè)集成3mΩ高端開關(guān)

8、個(gè)集成3mΩ低側(cè)開關(guān)

9、個(gè)可編程頻率（85KHz?300KHz）輕載時(shí)的10種突發(fā)模式操作

11、內(nèi)部環(huán)路補(bǔ)償

12、內(nèi)部軟啟動(dòng)

13、耐熱增強(qiáng)型QFN 5 * 5封裝

12V24V轉(zhuǎn)5V8A同步降壓芯片內(nèi)置MOS應(yīng)用范圍：可充電便攜式設(shè)備/網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)/分布式電源系統(tǒng)

12V24V轉(zhuǎn)5V8A同步降壓芯片內(nèi)置MOS主控制回路：

在正常操作期間，內(nèi)部頂部功率開關(guān)（N溝道MOSFET）在每個(gè)時(shí)鐘周期的開始時(shí)打開，從而導(dǎo)致電感器電流增加。然后，將感應(yīng)到的電感器電流傳送到平均電流放大器，將其輸出與鋸齒形斜坡進(jìn)行比較。當(dāng)電壓超過vduty電壓時(shí)，PWM比較器跳閘并關(guān)閉頂部功率MOSFET。后

頂部功率MOSFET截止，同步功率開關(guān)（N溝道MOSFET）導(dǎo)通，導(dǎo)致電感電流減小。底部開關(guān)將保持開啟狀態(tài)，直到下一個(gè)時(shí)鐘周期開始，除非達(dá)到反向電流限制并且反向

當(dāng)前比較器跳閘。在閉環(huán)操作中，平均電流放大器創(chuàng)建一個(gè)平均電流環(huán)路，該環(huán)路迫使平均感測(cè)到的電流信號(hào)等于內(nèi)部ITH電壓。請(qǐng)注意，該平均電流環(huán)路的直流增益和補(bǔ)償會(huì)自動(dòng)調(diào)整，以保持最佳的電流環(huán)路響應(yīng)。誤差放大器通過將分壓后的輸出電壓（VFB）與1.0V參考電壓進(jìn)行比較來調(diào)節(jié)ITH電壓。如果負(fù)載電流發(fā)生變化，則誤差放大器會(huì)根據(jù)需要調(diào)整平均電感器電流，以使輸出電壓保持穩(wěn)定。

12V24V轉(zhuǎn)5V8A同步降壓芯片內(nèi)置MOS低電流運(yùn)行：

不連續(xù)導(dǎo)電模式（DCM）可用于控制WD5030在低電流下的操作。當(dāng)負(fù)載電流較低時(shí)，突發(fā)模式操作會(huì)自動(dòng)從連續(xù)操作切換為突發(fā)模式操作

24V/12V降5V10A同步大電流恒壓IC輸入過壓保護(hù)：

為了保護(hù)內(nèi)部功率MOSFET器件免受瞬態(tài)電壓尖峰的影響，WD5030不斷監(jiān)視VIN引腳是否存在過壓情況。當(dāng)VIN上升至38V以上時(shí)，調(diào)節(jié)器通過關(guān)閉兩個(gè)功率MOSFET來暫停工作。一旦VIN降至37V以下，調(diào)節(jié)器將立即恢復(fù)正常工作。退出過壓狀態(tài)時(shí)，穩(wěn)壓器執(zhí)行其軟啟動(dòng)功能

12V24V轉(zhuǎn)5V8A同步降壓芯片內(nèi)置MOS頻率選擇和關(guān)閉：

WD5030的開關(guān)頻率可通過外部電阻在85kHz至300kHz之間進(jìn)行編程，通過將此引腳浮動(dòng)，可將開關(guān)頻率設(shè)置為130K，外部電阻可將頻率設(shè)置為300KHz。使用FS引腳將開關(guān)頻率設(shè)置為如表2所示：
表2

當(dāng)FS引腳低于0.6V時(shí)，WD5030進(jìn)入低電流關(guān)斷狀態(tài)，從而將直流電源電流降至1.3mA。

12V24V轉(zhuǎn)5V8A同步降壓芯片內(nèi)置MOS參考應(yīng)用：

一、應(yīng)用信息：

輸入電容(CIN)選擇需要輸入電容CIN來過濾頂部功率MOSFET漏極處的方波電流。 為防止發(fā)生大的電壓瞬變，應(yīng)使用尺寸適合最大RMS電流的低ESR輸入電容器。 最大RMS電流由下式給出：

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該公式在VIN = 2VOUT時(shí)具有最大值，其中：IRMS?IOUT / 2這種簡單的最壞情況通常用于設(shè)計(jì)，因?yàn)榧词姑黠@的偏差也無法提供很多緩解。 請(qǐng)注意，電容器制造商的紋波電流額定值通常僅基于2000小時(shí)的使用壽命，因此建議進(jìn)一步降低電容器的額定值，或者選擇額定溫度高于要求溫度的電容器。 幾個(gè)電容器也可以并聯(lián)以滿足設(shè)計(jì)中的尺寸或高度要求。 對(duì)于低輸入電壓應(yīng)用，需要足夠大的輸入電容，以最大程度減少輸出負(fù)載變化期間的瞬態(tài)影響。

二、輸出電容器(COUT)選擇

COUT的選擇由有效串聯(lián)電阻(ESR)決定，該串聯(lián)電阻可最大程度地減小電壓紋波和負(fù)載階躍瞬變以及確?？刂骗h(huán)路穩(wěn)定所需的大容量電容。 回路穩(wěn)定性可以通過查看負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)進(jìn)行檢查。 輸出紋波△VOUT由下式確定：

在最大輸入電壓下，輸出紋波最高，因?yàn)椤鱅L隨著輸入電壓而增加。 為了滿足ESR和RMS電流處理要求，可能需要并聯(lián)多個(gè)電容器。 干式鉭，特殊聚合物，鋁電解和陶瓷電容器均采用表面貼裝封裝。 特殊的聚合物電容器的ESR非常低，但比其他類型的電容器具有更低的電容密度。 鉭電容器具有最高的電容密度，但重要的是僅使用經(jīng)浪涌測(cè)試的類型用于開關(guān)電源。 鋁電解電容器具有較高的ESR，但只要考慮到額定紋波電流和長期可靠性，就可以用于對(duì)成本敏感的應(yīng)用中。 陶瓷電容器具有出色的低ESR特性和較小的占位面積。

三、電感選擇

給定所需的輸入和輸出電壓，電感值和工作頻率決定了紋波電流：

較低的紋波電流可減少電感器中的功率損耗，輸出電容器中的ESR損耗以及輸出電壓紋波。 在低頻下以小紋波電流實(shí)現(xiàn)最高效率的工作。但是，要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)需要大電感器。 在組件尺寸，效率和操作之間需要權(quán)衡頻率。 合理的出發(fā)點(diǎn)是選擇一個(gè)紋波電流，該紋波電流約為IOUT(MAX)的40%。 為確保紋波電流不超過規(guī)定的最大值，應(yīng)根據(jù)以下條件選擇電感

一旦知道L的值，就必須選擇電感器的類型。 對(duì)于固定的電感器值，實(shí)際的鐵芯損耗與鐵芯尺寸無關(guān)，但在很大程度上取決于所選的電感。 隨著電感或頻率的增加，鐵損減小。 不幸的是，增加的電感需要更多的導(dǎo)線匝數(shù)，因此銅損會(huì)增加。 銅損耗也會(huì)隨著頻率的增加而增加鐵氧體設(shè)計(jì)的鐵損非常低，在高開關(guān)頻率下更可取，因此設(shè)計(jì)目標(biāo)可以集中于銅損耗并防止飽和。 鐵氧體磁芯材料飽和“硬”，這意味著當(dāng)超過峰值設(shè)計(jì)電流時(shí)，電感突然崩潰。 這導(dǎo)致電感器紋波電流突然增加，并隨之導(dǎo)致輸出電壓紋波。 不要讓核心飽和!不同的芯材料和形狀將改變電感器的尺寸/電流和價(jià)格/電流關(guān)系。 鐵氧體或坡莫合金材料的環(huán)形或屏蔽鍋形磁芯很小，不會(huì)輻射太多能量，但是通常比具有類似特性的粉狀鐵芯電感器的成本更高。 使用哪種類型的電感器的選擇主要取決于價(jià)格與尺寸要求以及任何輻射場(chǎng)/ EMI要求。 Coilcraft提供了表面貼裝電感器的新設(shè)計(jì)，

四、效率考慮

開關(guān)穩(wěn)壓器的效率百分比等于輸出功率除以輸入功率乘以100%。 通常，分析單個(gè)損失以確定哪些因素限制了效率以及哪些更改將帶來最大的改進(jìn)通常很有用。 效率百分比可以表示為：效率百分比= 100%–(損耗1 +損耗2 +…)，其中損耗1，損耗2等是單個(gè)損耗占輸入功率的百分比。 盡管電路中的所有耗散元件都會(huì)產(chǎn)生損耗，但在WD5030電路中，大部分損耗通常由三個(gè)主要來源引起：1)I2R損耗; 2)開關(guān)和偏置損耗; 3)其他損耗。

五、熱條件

在大多數(shù)應(yīng)用中，由于其高效率和低熱阻，WD5030不會(huì)散發(fā)太多熱量。 但是，在WD5030在高環(huán)境溫度，高VIN和最大輸出電流負(fù)載下運(yùn)行的應(yīng)用中，耗散的熱量可能超過零件的最高結(jié)溫。 如果結(jié)溫達(dá)到約150°C，則兩個(gè)電源開關(guān)都將關(guān)閉，直到溫度下降約30°C。為避免WD5030超過最高結(jié)溫，用戶將需要進(jìn)行一些熱分析。 熱分析的目的是確定功耗是否超過零件的最大結(jié)溫。 如果應(yīng)用要求更高的環(huán)境溫度和/或更高的開關(guān)頻率，則應(yīng)注意通過使用散熱器或強(qiáng)制氣流來降低部件的溫度升高。

六、電磁干擾/電磁干擾

為了解決EMI電磁干擾，SW引腳應(yīng)增加一個(gè)RC濾波器電路，一個(gè)20Ω電阻和一個(gè)1nF電容器，BST引腳保留20Ω串100nF。如果應(yīng)用版本足夠大，則可以在輸入端Π型電路中保留。

審核編輯：湯梓紅