MAX15005的外圍元件

　　1、UVLO閾值

　　選擇MAX15005升壓轉(zhuǎn)換器外圍元件的第一步是確定UVLO閾值，通過選擇輸入IN、ON/OFF、GND之間的分壓電阻設(shè)定欠壓門限。本設(shè)計(jì)當(dāng)輸入電壓《 5V時，關(guān)閉MAX15005，假設(shè)冷啟動期間能夠保持在較高電壓。選擇R5 = 100kΩ，利用下式計(jì)算R4：

　　（式16）

　　R4選擇為300kΩ標(biāo)準(zhǔn)電阻。

　　2、過壓輸入（OVI）

　　按照前面有關(guān)MAX16952的討論，OUTA不能低于11.11V，以保持MAX16952的最小壓差要求。考慮到該電壓閾值，以及L1、D2產(chǎn)生的壓降，MAX1005必須在輸入電壓低于11.5V時開啟。而為了優(yōu)化效率，正常輸入電壓（IN=12V）下，MAX15005必須關(guān)閉。

　　為了達(dá)到這一目的，利用IN、OVI、GND引腳之間的分壓電阻設(shè)置過壓門限，正確開啟或關(guān)閉MAX15005。MAX15005在OVI引腳電壓超過1.228V閾值時關(guān)閉，OVI引腳電壓比1.228V閾值電壓低125mV時，再次開啟。選擇低邊電阻R2 = 20kΩ，考慮到在輸入電壓高于11.6V時MAX15005關(guān)斷，按照下式選擇R1：

　　（式17）

　　選擇R1為170kΩ標(biāo)準(zhǔn)電阻，則當(dāng)主電源超出11.67V時關(guān)斷MAX15005，相對于常規(guī)電壓12V，預(yù)留330mV的裕量?？紤]到OVI比較器的滯回，可以按照下式估算電壓下限，即當(dāng)主電源電壓下降到下式?jīng)Q定的數(shù)值時開啟MAX15005：

　　（式18）

　　由此可見，比較器的滯回過大，需要將主電源的電壓跌落門限調(diào)整到至少11.5V?？梢栽贠VI引腳與SS引腳之間增加一個串聯(lián)電阻R3和肖特基二極管D1。當(dāng)關(guān)斷MAX15005時，SS引腳在內(nèi)部接地，使得R3與R2并聯(lián)，從而減小滯回。選擇R3 = 180kΩ，忽略二極管壓降，則可得到新的電壓跌落閾值：

　　（式19）

　　按照這一配置，可以得到所要求的開啟/關(guān)閉MAX15005的輸入電壓閾值。另一方法可以使用外部比較器監(jiān)測主電壓，用其直接驅(qū)動OVI引腳。

　　3、輸出電壓

　　圖4. MAX15005電感電流。

　　為了維持2MHz的開關(guān)頻率，須注意tON最小值為170ns （參見MAX15005數(shù)據(jù)資料）。最小tON對應(yīng)于34%的最小占空比（2MHz開關(guān)頻率下），這限制了MAX15005的最小穩(wěn)壓輸出。估算電壓閾值時，有必要考慮boost穩(wěn)壓器的占空比公式：

　　（式20）

　　當(dāng)輸入電壓VIN達(dá)到最大值11.67V時，對應(yīng)于最小占空比，且MAX15005保持工作。按照之前的公式可以估算MAX15005的最小穩(wěn)壓輸出：

　　（式21）

　　計(jì)算考慮了最小占空比、最大輸入電壓條件，假設(shè)D2壓降為0.3V，忽略NMOS管N1上的壓降。由此，MAX15005必須將輸出電壓穩(wěn)定在17.38V以上，以保證任何條件下維持2MHz的開關(guān)頻率。

　　選擇低邊反饋電阻R13 = 10kΩ，計(jì)算高邊反饋電阻R14：

　　（式22）

　　其中，VFB（MIN） = 1.215V。

　　最后，選擇R14 = 137kΩ （1%誤差），MAX15005最小穩(wěn)壓輸出為：

　　（式23）

　　可確保MAX15005始終工作在2MHz開關(guān)頻率。

　　假設(shè)MAX16952的輸出功率為20W （8V，2.5A）、效率為90%，MAX15005的輸出功率必須在至少22.3W?？紤]到17.53V的穩(wěn)壓輸出，MAX15005的平均輸出電流為 1.27A。如果MAX15005輸出電壓設(shè)置在更高值，則會降低輸出電流。D2可以選用低成本的肖特基二極管，輸出電容C7必須能夠支持MAX15005的穩(wěn)壓輸出。

　　4、同步和最大占空比

　　為了保證MAX15005開關(guān)頻率的外同步，外部時鐘頻率必須比內(nèi)部振蕩頻率高出至少102%。選擇R6 = 7kΩ、C4 = 100pF，MAX15005內(nèi)部振蕩頻率約為1MHz，外部同步時鐘頻率為2MHz。

　　當(dāng)SYNC輸入檢測到同步信號的上升沿時，C4通過內(nèi)部1.33mA （典型值）電流源放電。該電容（RTCT引腳）電壓達(dá)到500mV時，C4通過R6充電（R6連接在VREG5引腳），直到檢測到下一個同步信號的上升沿。放電時間（TDISCHARGE）決定了穩(wěn)壓器的最小關(guān)斷時間tOFF。如果時間小于160ms，則將最小tOFF鉗制在160ns。實(shí)際上，假設(shè)充電時間（TCHARGE）為340ns （TP = 500ns），RTCT電壓升至：

　　（式24）

　　考慮到放電電流為615μA1，在RTCT引腳增加的放電時間為：

　　（式25）

　　最小tOFF = 160ns對應(yīng)的最大占空比為68%。當(dāng)最大占空比受限制時（輸入電壓較低，這里為5V），根據(jù)boost占空比公式（式20），MAX15005在OUTA端能夠提供的最大穩(wěn)定電壓是：

　　（式26）

　　此電壓確保MAX16952在超出電壓跌落條件限制時仍可正常工作。

　　5、電感選擇

　　合理選擇電感值，以滿足boost轉(zhuǎn)換器的最小輸出電流要求。為保證穩(wěn)壓器始終工作在連續(xù)模式，最小電感值為：

　　（式27）

　　此設(shè)計(jì)中，最差工作條件發(fā)生在VIN的最大輸入電壓（11.67V）下，對應(yīng)占空比為37%。

　　配合8V、最小輸出電流為1A、效率為90%的buck轉(zhuǎn)換器工作時，boost轉(zhuǎn)換器的最小輸出功率為9.44W，對應(yīng)的最小輸出電流IOUTA（MIN）為538mA。綜合這些因素，根據(jù)前面的公式計(jì)算得到1.32μH電感值。此設(shè)計(jì)中選擇L1 = 2.2μH。

　　6、電流檢測

　　MAX15005在檢流電阻的電壓達(dá)到305mV時觸發(fā)電流限制。因此，為了合理選擇檢流電阻，需首先計(jì)算boost電感的峰值電流：

　　（式28）

　　輸入電壓處于最小值時達(dá)到電感峰值電流，本應(yīng)用中最小輸入為5V，最大占空比為68%。按照之前的計(jì)算，boost輸出電壓（OUTA引腳）為 15.23V，需要1.46A的IOUTA以支持MAX16952的功率需求。最惡劣的工作情況對應(yīng)于電感電流峰值達(dá)到4.95A時，留出適當(dāng)?shù)脑Ａ?，選擇檢流電阻使得電感電流達(dá)到峰值時，壓降為200mV：

　　（式29）

　　選擇：R10 = 40MΩ。