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笔记本电脑中的开关稳压电源

发布时间:2020-07-01 01:59:17 阅读: 来源:射频卡厂家

①MAX786内部包含782,783两个芯片,它采用微间距的单片双CM0S集成电路和表面安装式SS0P封装,具有 集成度高、体积小、噪声低等优点。

②利用两个电流型降压式PWM控制器,产生两路驱动信号,分别驱动N沟道MOS功率场效应管后,能输出+ 3.3V(3A),+5V(3A)两路稳定电源,供笔记本电脑使用。每路输出电流还可超过6A,视功率场效应管 的型号而定。

③输人电压UI的范围是+5.5~30V,开关频率既可设定成300kHz,又可设定为200kHz。但在低压供电时 ,要求UI=+6.5~12V,开关频率必须选200kHz,而且+5V稳压电源的最大输出电流降为2A,+3.3v稳压 电源仍可输出3A电流。通常可选6节1.5V高能电池或镍镉电池串联成9V低压电源。

④内部有两个低压降、微功耗的线性调节器、两个精密电压比较器/电平转换器、同步检波器、3.3V基准 电压源。利用同步检波器可大大提高电源效率,在大负载时工作于PWM方式,小负载时工作在轻载方式; 当输出电流为2A时,效率高达95%,输出5mA~3A时效率仍高于80%。静态工作电流为420μA,各用模式 下仅为70pA。工作温度范围是0~+70℃。

⑤由于采用先进的电流型脉宽调制器,使输出端滤波电容的容量大为减小,每安培的输出电流所对应的 电容量可从1000μF减小到30μF。

⑥具有软启动、过压保护、过流保护等多种功能,工作安全可靠。

2.MAX786的工作原理

(1) 引脚排列

MAX786采用小型化28脚SS0P封装,引脚排列如图1所示。引脚符号中带数字3、数字5的,分别对应于+ 3.3V、+5V开关电源的引出端。

23脚V+:接由电池构成的5.5~30V直流输入电压。

9脚GND、20脚POND:分别为模拟地、功率地,二者可以共地。

1脚CS3:+3.3V开关电源的电流检测端,外接电流检测电阻RS。

28脚FB3:十3.3V开关电源的反馈端。

2脚SS3:+3.3V开关电源的软启动电容端。

3脚ON3:+3.3V开关电源的通/断控制端,自启动时应接VL端。ON3=0时,关断+3.3V开关电源。

27脚DH3、24脚DL3:分别为+3.3V开关电源的高端、低端驱动输出端,接外部N沟道MOS场效应管栅极。

25脚BST3、17脚LX5:分别为+3.3V开关电源的升压电容、电感引出端。

CS5,FB5,SS5,ON5,DH5,DL5,BST5,LX5的功能同上,只是所对应的是+5V开关电源。

D1,D5,Q1,Q2:分别为两套精密电压比较器/电平转换器的同相输人端、输出端,比较器的阈值电压均为1.65V。不用时D1,D2应接GND.

6脚VH:两个精密电压比较器/电平转换器的正电源端。

22脚VL:+5V逻辑电平输出端,工作在PWM方式下,最大可输出5mA电流,但在关断PWM或处于各用模式 下,此端输出电流能力增加到25mA。VL适合向电脑中的RAM供电并具有掉电保护功能。

10脚Uref:3.3V基准电压输出端,输出电流可达5mA。

11脚SYNC:开关频率设定端。此端接GND或VL时f=200kHz;接Uref端时,f=300kHz。也可采用240~ 350kHz的外部时钟,实现多台笔记本电脑同步工作。

12脚SHDN:关断PWM控制端(低电平有效),关断时+3.3v电源、+5V电源和+3.3V基准电压源均不工 作,仅VL电源能向外输出(5V,25mA)。

(2)工作原理

MAX786的内部框图和外部接线分别如图2和图3所示。主要包括300kHz/200kHz振荡器,+5V线性调节器 ,+3.3V带隙基准电压源,+3.3V PWM控制器,+5V PWM控制器,精密电压比较器1、2/电平转换器1、2 ,门电路,保护电路(比较器3、4等)。利用SYNC端可以设定开关频率值,选择300kHz频率能进一步减小 储能电感和滤波电容值,但使用9V电池组低压供电时,必须选⒛0kHz频率。由线性调节器产生的+5V电压 ,一路从YL端输出;另一路向

图2 MAX786内部框图

基准电压源供电,进雨获得+3.3V基准电压,从Urdf端输出。图3中,若沿虚线将SYNC与Urdf短接,则开 关频率选定为300kHz。

图3 MAX786外部接线图

+3.3V开关电源由内部PWM控制器,外部N沟道MOS功率场效应管(N1和N3)和检波二极管(VD2)输出滤 波器(L1,C12,C7)组成。其中,肖特基二极管VD1与L1,C12、C7构成降压式输出电路。C5是升压电容 ,用于提升高端(DH3)驱动信号的幅度,使之大于电池电压,从而提高了N1的输出能力。低端(DL3)信 号直接驱动N3。VD2是同步检波器外接检波二极管。R1为电流检测电阻,用以设定输出电流的极限值。C9 是软启动电容,其作用是通电后利用电容的充电过程逐步建立起+3.3V电源,可降低初始浪涌电压。内部 比较器3和4的作用是,当输人(或输出)电压跌落而导致UL<+4.0V或Uref<十2.8V时,就产生故障信号 FAULT,将+3.3V和+5V开关电源关断,起到保护作用。比较器1和2可作为低电压检测用。

PWM控制器有两种工作方式,一种是连续的PWM方式,适用于大负载;另一种是断续的PWM方式(也称轻载 方式),适用于负载小于满载25%的情况,此时能显著降低功耗。当SHDN=0时,脉宽调制器、基准电压源 和精密电压比较器均无输出,Q1=Q2=0V,但是VL电源照常工作,可向笔记本电脑的随机读写存储器RAM 提供+5V、25mA的电源,确保RAM中的数据不至于丢失。当SHDN=1,且ON3=ON,=0时,芯片处于各用状 态,PWM停止工作,静态电流降至70μA。

3.由MAX786构成的笔记本电脑开关电源

(1)笔记本电脑开关电源的电路

笔记本电脑开关电源的电路如图4所示。该电路采用9V供电。若将+5V开关电源中的滤波电容C,增至 660pF,则可接受5.5~12V的输入电压,但+5V电源的最大输出电流降为2A,而+3.3V电源仍可提供3A电 流。与图3相比,电路中增加了下拉电阻R4~R8、开关S1~S4。S1断开时正常工作,此时SHDN=0;闭合s1 时,SHDN=1,MAX786处于关断状态。当S2(S3)闭合时,+3.3V(+5V)开关电源被接通。闭合S4时开 关频率为200kHz,断开时则为300kHz。其余电路工作原理如前所述。

图4 笔记本电脑开关电源电路

(2)系统框图

MAX786与笔记本电脑的连接框图如图5所示。MAX786经过电源选择电路可提供十3.3V(或+5V)稳压电源 ,供微处理器、存储器及外围设备使用。此外,MAX786还可向微处理器ptP提供电源正常信号、低电压报 警信号,并向RAM单独供给一路稳压电源。

图5 MAX786与笔记本电脑的连接框图

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