開關型電壓調節器MIC4680及其應用電路

摘要：MIC4680是Micrel公司推出的一種新型開關型電壓調節器。它在4～34V的輸入電壓范圍內能輸出穩定的固定或可調輸出電壓。可廣泛應用于電源調節卡、正負電壓轉換器、電池充電以及能驅動外部FET的高電流輸出調節系統中。文中介紹了它的主要特點、引腳功能、主要參數和可調輸出時的典型電路及設計方法。最后給出了由MIC4680構成的手機電池充電電路和特正+12V轉換成-12V輸出的正、負電壓轉換器等實際電路。

??? 關鍵詞：電源調節 電壓轉換 電池充電 MIC4680

1 概述

MCI4680是Micrel公司最新推出的一種新型開關型電壓調節器。它可以方便地應用于具有固定電壓輸出或可調電壓輸出模式的電源系統中。在200kHz時,MIC4680能夠在很寬的輸入范圍內保持1.3A的連續電流輸出。在用于固定電壓輸出系統時,MIC4680所適用的固定電壓輸出3.3V或5.0V,而用于可調電壓輸出模式時,MIC4680所適用的最小電壓為1.25V。

MIC4680具有寬達4～34V的輸出電壓范圍。并具有極好的線性和負載瞬變響應。它采用軌對軌限流模式,并具有熱關斷故障保護功能。在關斷模式,MIC4680的靜態保持電流小于2μA。

MIC4680所需的外部元件極少,僅用兩支電容、一個電感和一個穩壓二極管便可構成具有固定輸出的電壓調節系統。并可方便地對中心頻率進行快速的瞬變理補償。

MIC4680具有三種規格：其中MIC4680MB用于可調電壓輸出,而MIC4680-3.3MB和MIC4680-5.0MB分別用于3.3V和5.0V的固定電壓輸出系統。它們均采用8腳SOP小型封裝。其接點溫度范圍為-40～125℃。

MIC4680的主要特點如下：

●具有1.3A的連續電流輸出;

●能適用任何接口方案;

●用于固定輸出時,僅需4只外部元件;

●具有200kHz的固定操作頻率;

●適用于3.3V、5.0V和可調電壓的輸出模式;

●可進行快速瞬變的中心補償;

●具有寬達4～34V的輸入電壓范圍;

●典型的關斷模式電流小于2μA;

●開關效率大于90%;

●具有熱關斷和過流保護功能;

MIC4680是一個簡單高效降壓型開關電壓調節器,可完全替代以往的TO-220和TO-263型封裝的電壓調節器,能有效地將5V或12V電壓調節成穩定的2.5V或3.3V標準輸出電壓。因而可廣泛應用于電源調節卡、正負轉換器、電流充電以及能驅動外部FET的高電流輸出調節系統。

2 引腳功能及極限參數

2.1 引腳功能

MIC4680系列中的三種規格均采用SOP-8封裝形式。圖1所示為MIC4680的引腳排列。各引腳的功能說明如下：

SHDN（1腳）：關斷使能腳。該腳為邏輯低電平時,MIC4680被使能;為邏輯高電平時（大于1.6V）,MIC4680被關斷。

IN（2腳）：電源電壓輸入引腳,外接未校準的4～34V電源電壓。

SW（3腳）：開關輸出端,為器件內部NPN開關管的發射極輸出,通常在SW引腳外接一個穩壓二極管。

FB（4腳）：反饋輸入端。對于輸出電壓可調的MIC4680,FB腳應外接分壓電阻網絡;而而于固定輸出的MIC4680,由于分壓電阻被固定設計在器件內部,因此,在外部將此端連接到輸出點即可。圖2所示為MIC4680的內部結構框圖,圖中虛線所連是輸出電壓可調的MIC4680的內部結構,它與固定輸出電壓型MIC4680的區別在于：它把FB端和內部誤差放大器的反相輸入端直接相連而沒有內部分壓電阻。正是由于分壓電阻的外置,才為輸出電壓的調整提供了可能。

GND（5～8腳）：接地引腳。

2.2 極限參數

MIC4680具有很寬的輸入電壓范圍,在4～34V的輸入電壓范圍內均可輸出穩定的電壓。下面是MIC4680的極限參數。

●最高輸入電壓（VIN）：38V;

●器件關斷電壓（VSHDN）：-0.3V～+38V;

●穩態輸出開關電壓（VSW）：-1V;

●反饋電壓（VFB）：12V;

●存貯溫度范圍：-65℃～+150℃;

●熱阻：63℃/W。

2.3 電氣參數

可調型MIC4680的反饋電壓為1.23V,而MLC4680-3.3和MIC4680-5.0的輸出電壓分別為3.3Vt 5.0V。以下是MIC4680系列電壓調節器的主要電氣參數：

●最大工作周期：97%

可調型MIC4680的測試條件為VFB=1.0V

MIC4680-3.3的測試條件為VFB=2.5V

MIC4680-5.0的測試條件為VFB=4.0V

●輸出漏電流：

在VIN=34V,VSHDN=5V,VSW=0V時為50～500μA

在VIN=34V,VSHDN=5V,VSW=-1V時為4～20mA

●靜態電流為7～12mA,需要說明的是：該數值對可調型、3.3V和5.0V輸出的MIC4680來說,其測試條件中VFB的值分別為1.5V、4.0和6.0。

3 應用設計

圖3是輸出可調的MCI4680電壓調節器的典型應用電路。對于輸出電壓可調的應用,MIC4680的FB端需要至少1.23V的反饋參考信號。幾種常用的輸出電壓時的分壓電阻的推薦值如表1所列。同時表1還列出了電路中其它幾種外圍元器件的參考值。

表1 典型輸出電壓時的分壓電路推薦值

對于其它輸出電壓,電阻R1和R2的值可以依據下列公式來確定：

R1=R2[(VOUT/VREF)-1]

4 實際應用電路

4.1 手機電池充電電路

圖4所示是由MIC4680組成的手機電池充電電路。圖中,FB端的反饋參考電壓信號由R2和R3組成的電阻分壓網絡來提供。當不需要為手機電池充電時,SHDN通過開關S1接至電壓輸入端IN而使SHDN位于高電平,從而使MIC4680處于關斷狀態,手機在自帶電池的驅動下正常工作。

如果需要為手機電池充電,則可將SHDN端通過S1接至GND端以使其處于低電平,從而將電路開通,在經過進一步的濾波處理后,將在電路的輸出端得到5V的輸出電壓輸出。圖中使用的放大器為Micrel公司的MIC6211BM5,利用它可以是提高電路的穩定性和工作效率。該電路的輸出電流為800mA。如果用MIC6211BM5和一個MOSFET場效應管來進行組合放大,則可將電路的輸出電流提高到5A左右。另外,通過調整R2和R3的值還可調整電路的輸出電壓。

4.2 正負電壓轉換電路

利用MIC4680還可以進行正負電壓的轉換。圖5所示是用MIC4680組成的正負電壓轉換電路,利用該電路可以將+12V的輸入電壓轉換成-12V的輸出電壓,并可得到150mA的輸出電流。