如何选用DC/DC转换器IC外围器件？

外围器件的选用

在此说明关于如何选用DC/DC转换器IC外围器件。因外围器件对DC/DC转换器的各个特性具有极大影响，必须特别注意。

外围器件的产品型号请参考数据目录中的标准电路使用范例  表1中说明了由外围器件所决定的对 DC/DC转换器特性的影响。  表1 :选用与特性相对应的外围器件

  备注) 使用功率MOSFET作为外置晶体管时，不需要RB, CB。 关于各个外围器件的详细内容，请参考以下记述。      

线圈

请参考表2，选择与振荡频率和输出电流(负载)相对应的电感值。因为振荡频率越高，越可选择电感小的线圈，可以使线圈形状小。

请尽可能选择DCR(直流电阻)低的线圈。逐渐降低L值，峰值电流(Ipeak)将增大，到达一定的L值时，形成最大输出电流。此外，逐渐增大L值可降低由峰值电流引起的开关晶体管的损害，到达一定数值时效率为最大。
再逐渐增加L值时，由线圈的直流电阻(DCR)引起的损耗将增大，使得效率恶化。   在选用线圈时，请注意额定(容许)电流。当输入电流超过额定(容许)电流之后、线圈将发热，引起磁饱和现象，效率将显著恶化。此外，大电流会引起IC的损坏，请注意在峰值电流不超过额定电流的范围内选用。  表2　电感值的选定标准

	50kHz	100kHz	180kHz	300kHz	500kHz
小负载	330μH	220μH	100μH	47μH	22μH
中负载	220μH	100μH	47μH	22μH	10μH
大负载	100μH	47μH	22μH	10μH	6.8μH

以XC6367A、XC6368A为例，使用同样形状的线圈，对不同振荡频率下的效率进行了比较。得出的结果如下图所示。  XC6367A Series, VOUT=5V, Vin=3.3VTr.=XP161A1355PR, SD=MA2Q737, Coil=CR54, Cin=220μF, CL=47μF  

XC6368A Series, VOUT=5V, Vin=3.3V

Tr.=XP161A1355PR, SD=MA2Q737, Coil=CR54, Cin=220μF, CL=47μF

非连续模式时，按以下公式计算线圈的峰值电流ILpeak。请使用额定电流值大于线圈峰值电流的线圈。并且，以下的公式是按没有损耗的理想状态条件下计算的，实际应用时将比计算值大。  

ILpeak2=2(Vout-Vin) x Iout ÷(L x fOSC)
Ex.) Vin=3V, Vout=5V, Iout=10mA, fOSC =100kHz, L=100μH
ILpeak=SQRT(2 x (5-3) x 0.01/(100000 x 0.0001)) ≒63mA

二极管

1、请使用正向压降VF小的二极管。可以抑制因正向压降的电压降低而引起的损耗、提高效率。此外，还可以降低升压电路的起始工作电压。请选择在线圈峰值电流的状态下，VF<0.6V的二极管。   2、请使用结电容较小的二极管。当结电容较大时，开关速度降低。当二极管导通或关闭时会发生尖峰噪声增大的现象。此外，开关速度降低时，开关时的损耗增大。   3、请选择反向漏电流IR小的二极管。IR大的状态下，小负载时的效率降低，并引起尖峰噪声增大等恶劣影响。特别是高温时 IR 将增大，需特别注意。基本上，大电流(低VF)型二极管都具有IR增大的倾向。   4、用于升压DC/DC转换器时，在输入电压下限值(用于降压DC/DC转换器时为输入电压的上限值)的条件下，请选用额定电流为线圈峰值电流2～3倍以上的二极管。特别是PFM调制时，峰值电流增大，请特别注意。   5、用于升压DC/DC转换器时，请选择额定电压为输出电压(降压DC/DC转换器的情况下为输入电压)1.5倍以上的二极管。请在实际使用时确认端子之间的电压确实不超过额定电压。

负载电容 (CL)

1、使用对应于等效串联电阻(ESR)低的陶瓷电容为负载电容时，需对其温度特性特别注意。除B特性产品以外，由于周围温度及DC偏置电压特性等都将引起显著的容量降低，出现IC不能正常工作的现象。此外，虽然钽电容、OS-CON、铝电解电容，也可以作为与低ESR对应的产品使用。但请在充分确认了工作状况之后使用。

2、如选用钽电容为负载电容的相应产品，请使用最低10μpF以上的电容。使用于输出电流为100mA以上的用途时，请连接负载电容值在100μF以上的钽电容。请选择等效串联电阻(ESR)值在0.1Ω～0.5Ω之间的负载电容。把低ESR的电容 (OS-CON等)作为负载电容使用时，由于产品不同，也许不能完全地进行IC的相位补偿，产生异常振荡的现象。请注意基本上不应使用陶瓷电容。此外，与钽电容对应的产品时，虽然也可使用OS-CON、铝电解电容，请在充分确认工作状态之后使用。   3、在使用铝电解电容为负载电容时，请注意低温时容量降低及ESR的上升，选择标准电2～3倍以上的负载电容。请与10μF以上的钽电容或大致为0.1μF～1μF的陶瓷电容并联使用。在使用铝电解电容时，请注意额定纹波电流。当纹波电流过大时，引起发热会导致使用寿命缩短。(请在输出纹波电压为50mV以下的范围内选用。)

输入电容（CIN）

1、作为降压DC/DC转换器，输入电容是作为消除电源纹波的电容，连接时应尽可能靠近IC。

2、作为升压DC/DC转换器，为了降低输入电源的阻抗成分的影响，请与Cin连接。与负载电容不同，不需考虑Cin的电容种类不同，尽可能选择ESR值较低的电容。

外置晶体管

用于输入电压在1.2V以下的用途，因为会出现得不到使功率MOSFET处于导通时的栅极电压状态，请使用双极性晶体管。当用于输出电流大的用途，请使用导通电阻小的功率MOSFET。
使用大电流型的双极性晶体管时，一般情况下，电流增幅率 hFE小，将导致基极电流增大，比MOSFET的效率恶化。

功率MOSFET

1、请使用输入电容Ciss ，及输出电容Coss 小的产品。请使用电容值在1000pF以下的功率MOSFET。

2、请使用开关速度快(导通时的延迟时间td(on)短、tr的上升时间短、关闭的延迟td(off)短)的产品。随着开关速度加快，电路的效率也升高。   3、请使用栅极、源极之间的关闭电压 Vgs(off)与输入电压相比非常小的产品。当IC的电源电压低于1.2V左右时，请使用双极性晶体管。升压DC/DC转换器开始启动时，需要给 IC 的电源端子施加高于 Vgs(off)的电压。   4、请使用漏极和源极之间的导通电阻Rds(on)小的产品。但是一般情况下，导通电阻极低的产品其电容值Ciss,Coss 都有变大的倾向。Rds(on)和Ciss，Coss之间存在着折衷的关系。   5、在使用升压DC/DC转换器时，请使用额定电流在峰值电流2～3倍左右的产品。(降压DC/DC转换器的情况下，以输出电流×降压比×2倍为标准)。请在实际使用的机器上确认发热状况后进行选用。特别是PFM调制的情况下，峰值电流值增大，请多加注意。   6、在使用升压DC/DC转换器时，请选用额定电压为输出电压(在使用降压DC/DC转换器时为输入电压)的1.5倍以上的产品。实际上，请在实用机器上确认端子之间的电压不超过额定电压。   7、因为通常认为所有电路上的损耗(效率降低部分)都消耗在晶体管上，所以应按此范围选择产品的额定损耗。在输出电压高、输出电流大的状态下，请选择具有能充分承受功率消耗余地的产品。此外，请确认在使用温度范围内器件的发热状况，必要时需采取散热对策。      

双极性晶体管

1、请使用电流增幅率 hFE 大致在100～500范围内的产品。一般情况下，hFE 极大的晶体管其基极电流小、极间反向饱和电流大，需加以注意。   2、尽可能使用开关速度快(导通时的延迟时间ton短、tf短的下降时间、tstg的积蓄时间短)的产品。随加快开关速度，其效率效率也提高。请使用集电极的输出容量 Cob 小(大致以10pF 为标准)的产品。

双极性晶体管的RB、CB值

基极电阻(RB)

请使用基极电阻(RB)在250Ω～2kΩ的范围内的产品。在250Ω以下时，将影响IC端的工作状态。
  请在上述范围内使用。
  当降低RB值时，(大致为200Ω～500Ω)、虽输出电流增大、但小负载时效率降低。
  当增大RB值时，(大致为750Ω～2kΩ)、虽输出电流减小，但小负载时效率提高。   当晶体管成导通(ON)的状态时，按以下公式由集电极的电流值ISW(IC)算出RB值。考虑电流增幅率hFE的不均匀等，作为实际使用时的ISE(IC)，请按实际状态的3倍以上的值进行计算。   ISW(IC)=hFE x IB = Vout ÷ (RB + REXTH)
RB≦(Vout-0.7)×hFE ÷ ISE(IC) - REXTHfosc Ex.) Iin=100mA、Vout=5.0V、hFE=200、250Ω≦RB≦1.4kΩ

加速电容(CB)

为了提高效率，插入加速电容CB。 根据RB値及开关调整器的振荡频率 fosc、调整CB值。   请把以下公式作为大致标准，选用CB值。开关速度加快、效率也得到提高。   CB ≧ 1÷(2π x RB xfosc x 0.7)
Ex.) fosc=100kHz、CB=2200pF～3300pF
RB=1kΩ,   增大CB值，虽然开关速度加快，但消耗电流也增多。
一定程度上即使再增大CB值，开关速度的变化减小，不起效果。请把上式作为参考使用。   在选择本公司的电路周围器件时，根据客户的使用条件，选用条件也会有若干变化。
请参考上述说明，在实际使用机器上进行充分的调查。

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责任编辑：haq