2024年3月7日发(作者：)
HT77XX DC/DC转换器的使用
HT77XX DC/DC转换器的使用
文件编码：AN0109S
简介
HT77XX是PFM控制DC-DC升压转换器，可用于PDA和DSC等便携设备中。HT77XX将脉冲频率调节器（PFM）、N沟道MOSFET、基准电压源和电压检测器集成在一块电路内，具有低静态电流、高转换效率、低起动和持继电压等特性，使得在便携式产品电池电压较低的情况下也可工作，并且延长电池工作时间。
PFM基本工作原理如下：输出电压通过分压电阻与基准电压作比较，并形成一个反馈。当输出电压减小并低于基准电压，比较器输出发生翻转并触发振荡电路开始工作。振荡电路输出一个固定时间的脉冲，用于控制MOS管的导通；反之，MOS管将截止。其中导通由振荡器控制，而截止时间取决于负载。按这种方法，即可控制输出电压，整个过程可以参考图1理解。
当系统负载较轻，PFM工作过程可参考图2。在输出电压由0V升至内部基准电压前，比较器使能115kHz振荡器并打开MOS管（6.5µs高电平，2.2µs低电平）。由于翻转发生在比较器正端电压低于负端电压时，输出电压纹波将会影响PFM振荡。当系统负载较重时，输出电压会产生较大的纹波，振荡电路启动并输出脉冲信号控制MOS管，直到比较器的正端电压高于基准电压。当MOS管导通，外部电感电流上升存储电量；当MOS管截止，电感两端电压反向，使电流经过二极管再由电容滤波后供给负载。当电感电流大于输出电流，输出电容用于存储电量。在MOS管刚刚处于截止状态时，由于电感共振作用会形成一个短暂的振荡，输出电容可用于消除电感共振引起的容量偏离。储存在电感上的电量被消耗，输出电容上存储的电量用于向负载提供稳定的电压。当存储的能量被耗尽，电流下降直至二极管截止后将进入下一个周期。
输出电压会随负载增加而下降（如图3）。当输出电压降至低于基准电压，振荡电路启动并输出一个固定时间的脉冲，电感上通过的电流线性上升。当振荡电路启动时，由于负载较重，输出电压会有较大幅度的下降。当振荡电路关闭时，输出电压又会缓慢上升。所以振荡电路持续启动，直到输出电压高于基准电压。当负载再增加，整个电路进入连续工作模式，电感上电流不会降至零（如图3）。
外部元件选择
电感
选择正确的电感值需要在体积和转换效率上权衡。在绝大多数应用场合，选用47µF电感即可使HT77XX良好工作。标称值较小的电感价格低廉，可以提供较大输出电流，但输出有较大的纹波并且会降低效率；标称值较大的电感可以减小输出纹波提升转换效率，但会限制输出电流。电感必须有较小的直流等效电阻，通常要小于1Ω。在实际应用中，所选用电感的饱和电流必须远大于流
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HT77XX DC/DC转换器的使用
过电感的峰值电流。另外必须选择低EMI、环型铁氧体磁心电感。为得到最高转换效率，最好选用等效电阻小于20mΩ的电感。
输入旁路电容
输入端使用电容可以减小来自电源的瞬时大电流的影响，减小输入电流的纹波并且改善器件EMI影响。输入端电容必须尽量靠近HT77XX的Lx引脚，可以选用22µF到47µF的钽电容或陶瓷电容。
输出二极管
肖特基二极管有较低正向管压降和较短的反向恢复时间，可以提高转换效率。在选择二极管时需符合如下特性：
•
低正向管压降，VF低于0.3V
•
低反向漏电流
•
高开关频率
•
额定电流大于流通电感的峰值电流
输出滤波电容
输出电容的串联等效电阻将直接影响到输出电压的纹波幅度（纹波幅度受电感峰值电流和电容的串联等效电阻影响）。所以必须选择串联等效电阻较小的电容或使用多个电容并联。在HT77XX应用电路中，可以使用两个并联的22µF的SMD陶瓷电容。下面的公式为输出电容与纹波之间的关系，由公式可以看出输出电容必须有较大的容量和较小的串联等效电阻。
(IPK−IOUT)2tOFFI+I=×+(PKOUT)×RESR
VP−P2IPKCL2IPK为电感峰值电流
能量损耗
电感能量损耗包括电流损耗和电压损耗，电流损耗是由电感的直流等效电阻引起，电压损耗是由电压在电感线圈上作引起。电感上损耗公式如下：
=(PInductor电源开关损耗：
Io2)×Resr+Pcore
1−DPsw=输出二极管：
V+VD−VIN2tON()×RDS(ON)×(OUT)×POUT
3LVOUTPDiode=VD×Io
其中：Resr为电感串联等效电阻；Pcore为传感器核心损耗
VD二极管正向管压降；P=OUTVOUT×Io
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HT77XX DC/DC转换器的使用
布线规则
对于输入电流回路的地线、输出电流回路的地线和HT77XX引脚地必须采用单点接地的方式，以降低随机噪声。输入和输出地线回路必须宽而短。下列为样板所采用的布线规则。
•
宽而短的回路：VIN到L、L到D1正极、L到HT77XX的Lx引脚、D1的负极到VO
•
地线尽量采用多边形
•
Cin和Cout尽量靠近L和HT77XX的GND引脚
•
Lx回路不能在HT77XX下面
电源测量
正确的测量方式对电路分析和提升产品的性能有很大帮助，而错误的测量方式会导致错误的信息，例如在效率高于100%的低电压的应用场合。图7为HT77XX电源测量电路，下列内容可供用户参考。
•
一般的仪器（如电源、电子装载）在使用中有一定的限制（如带宽），不能直接从其面板上读出电流和电压的RMS值。
•
用RMS万用表或其他精确仪器测量电流和电压。
•
测量输入电流，将RMS万用表串联接入电路（正端接Cin）；而测量输入电压，需要将RMS万用表并联接入电路（正端接Cin）。测量输出电流，将RMS万用表串联接入电路（正端接Cout）；测量输出电压，需要将RMS万用表并联接入电路（正端接Cout）。
CE引脚注意事项
在SOT-25封装中，当CE引脚下拉，HT77XX芯片内部电路（如基准电压、回馈电路和PFM控制电路）将关闭。此时LX引脚为高阻状态，输出端VOUT电压为输入电压减去肖特基二极管压降。VOUT衰减速度取决于负载和输出电容的大小。
IinVin
Id+Ic-R1+_R2VrefIoutVoVoutLLx
BufferOscDiodePFMControlIswON/OFFHT77XXCE图 1. 升压开关稳压电路
GND
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HT77XX DC/DC转换器的使用
Iint1VLxOsc trigger
pointt1Vo(ac)t1Transition
voltageIswt1图2.光负载的非连续导通模式
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HT77XX DC/DC转换器的使用
IinVLxIswIdt图3. 连续导通模式
电容
类型 电感
Sumida:
CD54 Series
CDR125 Series
二极管
Nihon:
EC10 Series
Matsushita:
MA735 Series
ON SEM:
1N5817
1N5819
1N5817
(SMD Type)
Surface Mount
Murata:
LQN6C Series
Gangsong:
GS54 Series
Nichicon:
F91 Series
Kemet:
T491 Series
Component value in
HT77XX circuit
100µH (SMD Type)
COUT:
100µF (Tantalum)
表1. 推荐元器件和供应商
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LVinCin+Cout-D1-1N5817VoGND图 4. HT77XX 评估板原理图
图 5. HT77XX PFM DC-DC 转换器评估板丝网印刷
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HT77XX DC/DC转换器的使用
图 6. HT77XX PFM DC-DC转换器评估板布局
VVsACinPower
supplyVinLD1-1N5817AVoVElectronic
+CoutLoad-GND图7. HT77XX 完整功率测量
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