采用SOT23封裝的降壓穩(wěn)壓器和升壓穩(wěn)壓器
很多低成本應(yīng)用都利用線性穩(wěn)壓器把一種電壓轉(zhuǎn)換到另一種電壓。以微型 SOT23 封裝的新型開關(guān)穩(wěn)壓器提供了一個完整的緊湊解決方案,它的效率高得多。新型穩(wěn)壓器能達到很高的開關(guān)頻率,因此外部元件很小,成本也非常低。
美國國家半導(dǎo)體公司(NS)最近推出了一系列小尺寸 SOT23 封裝的開關(guān)穩(wěn)壓器,并將在未來推出更多集成了功率晶體管的型號。
本文將介紹一些新型號,探討各自的優(yōu)點,并將在幾個應(yīng)用實例中說明工程師如何能利用它們來做設(shè)計。
升壓解決方案
升壓拓撲結(jié)構(gòu)的穩(wěn)壓器需要開關(guān)一個低端晶體管。這意味著開關(guān)元件的位置在開關(guān)管腳和接地管腳之間。借助這種組合,不僅能實現(xiàn)升壓拓撲結(jié)構(gòu),而且還能實現(xiàn)單端初級電感轉(zhuǎn)換器 (SEPIC)拓撲結(jié)構(gòu)、回掃拓撲結(jié)構(gòu)和負降壓拓撲結(jié)構(gòu)。升壓穩(wěn)壓器能提供比輸入電壓高的輸出電壓。SEPIC 拓撲結(jié)構(gòu)提供了利用更小或更大的輸入電壓來穩(wěn)定某個電壓的可能性。這種額外的功能的折衷是效率比經(jīng)典的升壓拓撲結(jié)構(gòu)稍低,元件也要額外增加一個感應(yīng)器和一個電容器。
回掃拓撲結(jié)構(gòu)提供了與 SEPIC 相同的降壓和升壓能力,但是它需要的不是兩個感應(yīng)器,而是一個變壓器。
所有這些拓撲結(jié)構(gòu)是否能設(shè)置在一個特定的低端轉(zhuǎn)接開關(guān)中,是否能穩(wěn)定工作,這在很大程度上取決于電壓和電流規(guī)格,以及內(nèi)部或外部補償電路。
NS公司提供兩個版本的 LM2733。一個版本于 1500kHz 的開關(guān)頻率工作,另一個使用 500kHz 振蕩器速度。如果需要,還可以提供尺寸極小的感應(yīng)器。
典型應(yīng)用
LM2733 的一個典型用途是為多達 10 個白光LED供電,應(yīng)用于屏幕背光照明。圖 1 描繪了這種應(yīng)用。當(dāng)很多 LED 需要相同亮度時,可以串聯(lián)所有 LED。這樣就保證了每個 LED 傳導(dǎo)了相同電流,它一般意味著每個LED的亮度相同。當(dāng)所有 LED 串聯(lián)時,它們的正向電壓會疊加起來。根據(jù)配置的LED數(shù)量,這需要比較高的電壓。由于多數(shù)系統(tǒng)中不供應(yīng)這樣高的電壓,因此常用的 5V 或 3.3V 需要被提升到需要的電壓,才能驅(qū)動這一串 LED。NS公司的 LM2733 能提供高達 40V 的輸出電壓。當(dāng)使用白光 LED 時,可以串聯(lián)至少 9 個 LED。流過 LED 的電流大小是由電阻器R1 設(shè)置的。
降壓解決方案
升壓拓撲結(jié)構(gòu)的穩(wěn)壓器需要開關(guān)一個高端晶體管。這意味著晶體管的位置在輸入電壓和開關(guān)管腳之間。高端穩(wěn)壓器與以前討論過的主要用于降壓拓撲結(jié)構(gòu)的低端穩(wěn)壓器截然不同。其它拓撲結(jié)構(gòu)包括降壓-升壓拓撲結(jié)構(gòu),也稱為反相拓撲結(jié)構(gòu)。這種拓撲結(jié)構(gòu)只需要與降壓拓撲結(jié)構(gòu)相等數(shù)量的外部元件,但可以把正電壓轉(zhuǎn)換稱負電壓。雖然電子產(chǎn)品設(shè)計中有時需要負電壓,但這種電壓不那么常用。
另一種可實現(xiàn)的拓撲結(jié)構(gòu)就是負升壓拓撲結(jié)構(gòu)。它可以把負電壓轉(zhuǎn)換成更高的負電壓。圖 2 顯示了這種電路的原理圖。分析這種電路可能讓人非常混肴。下面的提示可以幫助理解這些不常用的拓撲結(jié)構(gòu)。首先,不論接地引腳絕對是處于負電壓還是正電壓,我們都知道反饋管腳將一直確保其額定值高于接地管腳。多數(shù)情況下,反饋引腳的參考地電壓是 1.2V。要注意的第二個事實是,Vin 管腳在參考 _Vin節(jié)點和穩(wěn)壓器的接地管腳時,實際上處于正電壓,上述接地管腳是（負）輸出電壓。
