基于控制器LM2727的高速同步降压开关稳压器设计
来源： 作者： 发布时间：2015-04-06 11:09:21 浏览量：摘要：LM2727是一种低输出电压N沟道MOSFET高速同步降压开关稳压器控制器，它可以从2.2V~16V的输入得到0.7A~20A、低至0.6V的输出和95%的效率。文中介绍了LM2727的结构、特点及其组成的降压稳压器设计。
关键词：LM2727 同步降压 开关稳压器 设计
1、引言
LM2727是美国国家半导体（NS）公司为应用于有线调制解调器、机顶盒/家庭网关、DDR内核电源和高效率分布式电源而设计的一种N沟道功率MOSFET同步降压高速开关型稳压器控制IC。LM2727输入电压范围为2.2~16V，输出电压可调低到0.6V，负载电流从0.7A到20A，效率高达95%，开关频率利用单个电阻在50kHz~2MHz范围内可调节，并且提供电流限制、输出欠电压和过电压保护及电源好（Power Good, PG）标志。
2、LM2727的结构及其特点
LM2727芯片集成了振荡器、PWM比较器、反馈误差放大器、同步驱动逻辑、MOSFET高/低端栅极驱动器及电流限制、软启动、输入欠压锁定（UVLO）、输出欠电压与过电压保护（UVP/OVP）及电源好标志等电路，其内部结构框图如图1所示。
LM2727采用14引脚塑料TSSOP封装，引脚排列如图2所示。
LM2727各引脚功能见表1。
表1 LM2727引脚功能
LM2727的主要特点是：（1）输出电压可由电阻分压器设置，最低可调至0.6V；（2）电流限制无需传感电阻；（3）开关频率、软启动时间、电流限制电平等可编程；（4）提供输出UVP/OVP锁断、电源好标志和IC逻辑关闭，当输出电压降至正常值70%以下或高于118%时，IC则锁断。
3、基于LM2727的DC-DC降压稳压器原理与设计
由控制器LM2727的DC-DC开关型降压稳压器电路如图3所示。该电源电路的技术要求是：
输入电压Vin=5V；
输出电压Vo=1.2V；
输出电流Io=10A；
开关频率fsw=300kHz；
效率η=85%。
根据这些性能要求，设计程序和方法如下所述。
3.1 输入电容器选择
输入电容器Cin1,2用作抑制输入电流纹波。输入有效值电流纹波Irms-rip由输出电流Io和开关占空比D确定，计算公式为
上式中：Io=10A；D=Vo/Vin=1.2V/5V=0.24，因此可得Irms-rip=4.27A。
Cin1,2可选用2个Sanyo的10MV5600AX（5600μF/10V）的铝电解电容器并联，这种电容器工作温度为105℃，在100kHz时的等效串联电阻ESR为18mΩ。Cin1,2也可选用MLCC、钽电容、OSCON、SP及PO扁平型电感SCAPS等电容器。
Cin1,2用作高频旁路，滤除开关谐波和输入噪声，可采用2个1μF/10V的陶瓷电容相关联。
Vcc脚上的电容Cin和电阻Rin用作平滑Vcc电压和自举电压，Cin可选用2.2μF/25V的陶瓷电容，Rin采用10Ω的电阻，自举电容Cboot为0.1μF。
3.2 输入电感器Lin选择
输入电感器Lin用作抑制开关噪声并限制输入电流的转换速率。其电感值由无载到满载时Lin上的电压变化ΔV与输入电流最大变化率（di/dt）max确定，并可表示为
Lin≥ΔV /（di/dt）max
ΔV可以视为满载电流通过输入电容器ESR引起的。由于输入电容总RESR=18mΩ/2=9mΩ，故ΔV=IoRESR=10A×9mΩ=90mV。在台式计算机等设备中，di/dt约为0.1A/μs，因此Lin≥90mV/（0.1A/μs）=0.9μH。输入电感器应能处理DC输入电流，该电流值为
IIN-DC=IOD/η=（10A×0.24）/0.85=2.83A
输入电感器可以选择TDK SLF12575T-1R2N8R2，其电感值为1.2μH，可处理8.2A的DC电流，DC电阻为7mΩ，尺寸为7.29×7.29模压电感×3.51(mm)。
3.差模电感器3输出电感器L1选择
输出电感器L1用作平滑由开关作用产生的方波并控制输出纹波电流ΔI。其电感值由输入电压Vin、输出电压Vo、开关频率fsw、占空因数D和ΔIo共同确定，计算公式为
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