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AC/DC

非隔离型降压转换器的设计案例

主要部件的选型:电流检测电阻 R1

本文是“主要部件的选型”的第三篇文章。在案例电路中,需要以限制开关电流为主要目的的电流检测电阻。电流检测电阻的选型与上一篇“电感 L1”有着密切的关系。

电流检测电阻:R1

右侧电路图为案例摘录。从内置MOSFET的源极到输出之间电路中串联了电流检测电阻R1。R1用来限制开关电流,保护电路免受输出过载影响,同时还用于电流模式控制的斜率补偿。

众所周知,斜率补偿是用来解决电流模式降压转换器的次谐波(Sub-harmonic)振荡的措施和方法。近年来大多数电流模式降压转换器均搭载了斜率补偿电路,利用电阻等很少的外置器件即可实现补偿。这种电路中所使用的电源IC BM2P094F也同样采用了R1。

A4_6_L1

次谐波振荡是以振荡频率的整数倍为周期进行振荡的现象,在连续模式状态下当占空比达到50%以上时就有可能发生。

电流检测电阻R1的计算

电流检测电阻 R1利用以下公式进行计算。在该计算中,需要上一篇“电感 L1”的计算中使用过的几个公式和值。另外还需要电源IC BM2P094F特有的过电流限制特性的相关信息。下面已经在计算公式中代入了相应的数值并求解。

A4_6_f1
A4_6_vlim

接下来对各个项进行说明。R1是该IC内部的过电流限制电压 Vcs_limit除以电感峰值电流 IL(Ip)后的值。展开Vcs_limit,Vcs的基数是0.4V,是增加了过电流检测后与某个延迟时间成正比的电压上升量后的值。右上图摘自IC的技术规格书,从图中可以看出,延迟时间1µs的CS_limit电压增加20mV。所以,在上述计算公式的分子中,“0.4V”为基数电压,“20mV/µs”为増加率。基于过电流检测的延迟时间,使用开关导通时间的最大值ton(max)。

ton(max)在上次计算电感值时已利用以下公式求出。

     

分母电感峰值电流IL也一样使用上次求出的最大输出电流 Iomax = 0.2A×1.2 = 0.24A、峰值电感电流 Ip = Iomax×2 = 0.48A 。

实际的计算是3.3×20mV = 66mV加上0.4V得0.466V再除以0.48A。根据欧姆定律,电阻值选择0.97Ω(四舍五入后为1Ω)。

关键要点:

・求案例电路所需的开关电流限制电阻R1。

・R1的计算需要电感 L1计算时的数值。