Zusammenfassung

Als Forschungs- und Entwicklungsingenieur für Stromversorgungen komme ich natürlich oft mit verschiedenen Chips in Kontakt. Einige Ingenieure sind möglicherweise nicht mit dem Inneren des Chips vertraut. Viele Studenten rufen beim Anwenden neuer Chips direkt die Anwendungsseite des Datensatzes auf und bauen Peripheriegeräte gemäß dem empfohlenen Design. Das ist es. Selbst wenn die Anwendung in Ordnung ist, werden auf diese Weise die technischen Details ignoriert und es wird keine bessere Erfahrung für Ihr eigenes technisches Wachstum gesammelt. Am Beispiel des DC/DC-Abwärts-Stromversorgungschips LM2675 werden heute das interne Designprinzip und die Struktur der folgenden Chips ausführlich erläutert.  
 Typische Anwendungsschaltung von LM2675-5.0  
   
  Öffnen Sie das Datenblatt von LM2675 und sehen Sie sich zunächst das Blockdiagramm an.
   
 Dieses Diagramm enthält alle internen Einheitenmodule des Stromversorgungschips. Wir haben die BUCK-Struktur gut verstanden. Die Hauptfunktion dieses Chips besteht darin, den MOS-Transistor anzusteuern und durch Erkennen des Ausgangszustands des FB-Pins einen schleifengesteuerten PWM-Antriebsleistungs-MOS-Transistor zu bilden, um so eine stabile Spannung oder einen konstanten Stromausgang zu erreichen. Dies ist eine Stromversorgung im asynchronen Modus, d. h. das Freilaufgerät ist eine externe Diode und keine interne MOS-Röhre.Lassen Sie uns analysieren, wie jede Funktion realisiert wird.
  ErstensReferenzspannung  
  Ähnlich wie bei der Referenzstromversorgung beim Schaltungsdesign auf Platinenebene stellt die interne Referenzspannung des Chips eine stabile Referenzspannung für andere Schaltungen des Chips bereit. Diese Referenzspannung erfordert hohe Präzision, gute Stabilität und geringe Temperaturdrift. Die Referenzspannung innerhalb des Chips wird auch Bandlücken-Referenzspannung genannt, da diese Spannung nahe an der Bandlückenspannung von Silizium liegt und daher als Bandlücken-Referenzspannung bezeichnet wird. Dieser Wert beträgt etwa 1.2 V, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:
 
   
  Kehren wir zum Lehrbuch zurück und sprechen über die Formel, die Strom- und Spannungsformel des PN-Übergangs:  
   
  Es ist ersichtlich, dass er exponentiell ist und IS ein umgekehrt gesättigter Leckstrom ist (dh ein Leckstrom des PN-Übergangs, der durch die Drift der Minoritätsträger verursacht wird). Dieser Strom ist proportional zur Fläche des PN-Übergangs! Ist->S ..Auf diese Weise kann Vbe=VT*ln(Ic/Is) abgeleitet werden!Zurück zur obigen Abbildung: Gemäß der Operationsverstärkeranalyse ist VX=VY, dann ist I1*R1+Vbe1=Vbe2, also können wir I1=△Vbe/R1 erhalten, und weil die Gate-Spannungen von M3 und M4 sind Das Gleiche gilt für den Strom I1=I2, daher ergibt sich die Formel: I1=I2=VT*ln(N/R1) N ist das Verhältnis der PN-Übergangsflächen von Q1 und Q2!Zurück zur obigen Abbildung: Gemäß der Operationsverstärkeranalyse ist VX=VY, dann ist I1*R1+Vbe1=Vbe2, also können wir I1=△Vbe/R1 erhalten, und weil die Gate-Spannungen von M3 und M4 sind Das Gleiche gilt für den Strom I1=I2, daher ergibt sich die Formel: I1=I2=VT*ln(N/R1) N ist das Verhältnis der PN-Übergangsflächen von Q1 und Q2!Auf diese Weise erhalten wir schließlich den Benchmark Vref=I2*R2+Vbe2. Der entscheidende Punkt ist, dass I1 ein positiver Temperaturkoeffizient ist, während Vbe ein negativer Temperaturkoeffizient ist. Nach Anpassung des N-Wertes kann eine gute Temperaturkompensation erreicht werden! Und es wird eine stabile Referenzspannung erhalten. Im Allgemeinen entwirft die Industrie gemäß 8. Um einen Temperaturkoeffizienten von Null zu erreichen, wird Vref = Vbe2 + 17.2 * VT gemäß der Formel berechnet, sodass sie etwa 1.2 V beträgt. Derzeit kann der Benchmark von weniger als 1 V erreicht werden das Niederspannungsfeld. Neben dem Temperaturkoeffizienten gibt es Probleme wie die PSRR-Unterdrückung der Stromversorgungswelligkeit usw., die aufgrund des Pegels nicht vertieft werden können. Das letzte Diagramm sieht so aus, und das Design des Operationsverstärkers ist natürlich sehr speziell:
   
  Wie in der Abbildung der Simulation der Temperaturcharakteristik dargestellt:  
   
  ZweitensOszillator OSC und PWM
 
Wir wissen, dass das Grundprinzip des Schaltnetzteils darin besteht, eine PWM-Rechteckwelle zur Ansteuerung des Leistungs-MOS-Transistors zu verwenden. Daher benötigen wir natürlich ein Modul, das Schwingungen erzeugt. Das Prinzip ist sehr einfach: Der Kondensator wird geladen und entladen, um eine Sägezahnwelle zu erzeugen, und der Komparator wird verwendet, um eine Rechteckwelle mit einstellbarem Tastverhältnis zu erzeugen.
 
   
Der endgültige detaillierte Schaltungsentwurf sieht wie folgt aus:
 
   
 Es gibt eine technische Schwierigkeit bei der Neigungskompensation im Strommodus, die darauf abzielt, die Neigung zu stabilisieren, wenn der Arbeitszyklus größer als 50 % ist. Ich habe auch ein oberflächliches Verständnis und interessierte Studierende können es im Detail studieren.
  DrittensFehlerverstärker
  Die Funktion des Fehlerverstärkers besteht darin, die Rückkopplungsspannung abzutasten, um einen konstanten Ausgangsstrom oder eine konstante Spannung sicherzustellen. Dadurch wird die PWM zur Ansteuerung der MOS-Röhre angepasst, wie im Diagramm dargestellt:
 
   
 
  ViertensAntriebsschaltung
 Der Aufbau des letzten Antriebsteils ist sehr einfach, nämlich eine großflächige MOS-Röhre mit starker Stromkapazität.
 
   
 
  V.Weitere Modulschaltungen
  Die anderen Modulschaltungen sollen hier sicherstellen, dass der Chip normal und zuverlässig funktionieren kann. Sie sind zwar nicht der Kern des Prinzips, nehmen aber tatsächlich eine wichtige Position im Design des Chips ein.Im Einzelnen hat es mehrere Funktionen:
  1. Modul starten   Die Funktion des Startmoduls besteht natürlich darin, den Chip zum Laufen zu bringen, da es beim Einschalten möglich ist, dass alle Transistorströme Null sind und unverändert bleiben, sodass er nicht funktionieren kann. Die Funktion des Startens des Stromkreises entspricht dem „Anzünden eines Feuers“ und dem anschließenden Ausschalten. Wie in der Abbildung gezeigt:Beim Einschalten wird S3 auf natürliche Weise eingeschaltet, und dann kann S2 M4, Q1 usw. einschalten, sodass M1 und M2 eingeschaltet sind. Die Konstantstromquellenschaltung auf der rechten Seite funktioniert normal. S1 ist eingeschaltet, S2 ist ausgeschaltet und der Startvorgang ist abgeschlossen. Wenn kein S1 S2 S3 vorhanden ist, ist der Momentanstrom aller Transistoren 0.
   
  2. Überspannungsschutzmodul OVP  Es ist leicht zu verstehen, dass bei zu hoher Eingangsspannung der Ausgang durch die Schaltröhre ausgeschaltet werden kann, um Schäden zu vermeiden, und durch den Komparator ein Schutzpunkt eingestellt werden kann.  
   
  3. Übertemperaturschutzmodul OTP   Der Temperaturschutz soll verhindern, dass der Chip durch ungewöhnlich hohe Temperaturen beschädigt wird. Das Prinzip ist relativ einfach. Der Ausgang wird ausgeschaltet, indem die Temperatureigenschaften des Transistors verwendet und dann der Schutzpunkt über den Komparator eingestellt wird
   
  4. Überstromschutzmodul OCP  Wenn beispielsweise der Ausgang kurzgeschlossen ist, kann der Zustand der Ausgangsröhre durch die Erkennung des Ausgangsstroms rückgekoppelt werden und der Strom kann abgeschaltet oder begrenzt werden. Wie in der Abbildung dargestellt, wird der Strom des Transistors proportional zur Fläche abgetastet. Im Allgemeinen beträgt die Fläche der Abtaströhre Q2 ein Tausendstel der Fläche der Ausgangsröhre, und dann wird die Ansteuerung der MOS-Röhre durch den Spannungskomparator gesteuert.
   
Es gibt noch einige andere Hilfsmodulausführungen  
  Sechs.Und Konstantstromquelle und Stromspiegel. 
  Innerhalb des IC erfolgt die Einstellung des Arbeitszustands jedes Transistors über den Vorstrom. Man kann sagen, dass die Konstantstromquellenschaltung der Grundstein aller Schaltungen ist und auch eine Bandlückenreferenz erzeugt wird. Anschließend wird ein Stromspiegel verwendet, um Strom für jedes Funktionsmodul bereitzustellen. Der Stromspiegel wird verwendet, um den erforderlichen Strom durch den Bereich des Transistors einzustellen, der einem Spiegelbild ähnelt.
 
   
  七 、zusammenfassen 
 

Das Obige ist wahrscheinlich die gesamte interne Struktur des DC/DC-Leistungschips LM2675 und auch ein Rückblick auf das bisherige Fellwissen. Dies ist natürlich nur der grundsätzliche Grundaufbau. Ein spezifisches Design muss viele Parametereigenschaften berücksichtigen, viele Analysen und Simulationen durchführen und ein tiefes Verständnis der Parameter des Halbleiterprozesses besitzen, da der Herstellungsprozess viele Parameter und die Leistung von Transistoren bestimmt. Ich mache. Defekt oder völlig unbrauchbar. Auch das gesamte Chipdesign ist eine komplizierte Systemtechnik, die gute theoretische Kenntnisse und praktische Erfahrung erfordert.

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