POLA、DCDC模塊電源電路設計

POLA模塊電源板級電源設計的成熟度和可靠度直接影響著電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性。在設計復雜的板級DC/DC/DCDC/DC模塊電源生產(chǎn)商主要分為DOSA聯(lián)盟和POLA陣營。POLA模塊是非開放標準的設計,所以要深入分析電路有一定難度。但是考慮到POLA模塊電源的電路設計基本相同，所以筆者以PTH03030POLA模塊電路為例,對其電路設計進行了深度剖析。PTH03030模塊電源總體架構(gòu)分析PTH03030模塊電源是一種非隔離的POLA30A采用PCB多層板設計，可以滿足目前高密度板級電源的應用需求，例如多處理器、高速DSP系統(tǒng)等。PTH03030模塊采用高密度的雙面表貼設計，通過一個外接的電阻實現(xiàn)輸出電壓在0.8～2.5V之內(nèi)可調(diào)，輸出效率可以達到93%-40～+85PTH030301所示。圖1POLAPTH030模塊電源外觀圖PTH030302電時序，實現(xiàn)輸出電壓時序控制；也可以實現(xiàn)成多個POLA模塊的輸出電壓互相追蹤，或ON/OFF適用。圖2PTH03030模塊的系統(tǒng)模塊框圖電壓輸出微調(diào)模塊支持輸出電壓降檢測和補償調(diào)節(jié)調(diào)控制功能，可以使用在系統(tǒng)微調(diào)測試的場合。PTH03030模塊保護功能比較齊全，可以實現(xiàn)過溫保護、過流保護、欠壓鎖定保護。PWMBUCK控制模塊設計分析PTH03030H模塊的降壓PWM控制模塊（U3）的局部電路如圖3所示。圖3PTH03030H模塊的BUCK降壓PWM控制模塊電路圖U3控制器內(nèi)部主要有基準電源電路、軟啟動電路、300kHz振蕩電路、充電泵電路、過流檢測電路等。U30.8V的基準電源，用來和輸出電壓的反饋端子PWM_FB流POLA0.8V。U3,5～10ms15ms6.5ms。在軟啟動功能運行時，TRACK管腳必須連接輸入電源電壓管腳，屏蔽POLA電模塊控制。U3內(nèi)部的充電泵電路主要通過外接C20,3.3V,需要C205V泵電容可以不接。U3內(nèi)置的過流檢測電路可檢測上臂MOSFET的導通電阻RDS(O)MOSFET其管壓降超過R12導致U3,關(guān)斷PWM輸出實現(xiàn)過流保護。160mV45A同的過流保護閾值，只需要更改R12的電阻值即可。MOSFET 功率模塊分析MOSFET4為MOSFET驅(qū)動IC，采用TI2834，可實現(xiàn)同步整流MOSFETU12管腳接PWM,經(jīng)過MOSFETQ2Q3和下臂MOSFETQ14。TPS28343.3V0.8V30A,MOSFETTPS2834良好的MOSFET驅(qū)動特性保證了0303090%以上的轉(zhuǎn)換效率。圖4PTH03030模塊的MOSFET功率模塊電路DT管腳就是上下臂MOSFET的死區(qū)控制管腳，連接到上下臂MOSFET的中點，可防止出現(xiàn)上下臂MOSFET由于關(guān)斷延時而瞬時直通造成的過流隱患。升壓模塊分析升壓電路由U2及其外圍電路組成（見圖5）。U2是一款SOT-23封裝的升壓控制器，內(nèi)置MOSFET，可極大地簡化升壓模塊的外圍電路，實現(xiàn)高密度的模塊應用。5PTH03030模塊的升壓電路U21MHz,400mA時,,使升壓芯片不受進一步的損壞。PTH030306.5V,28V供整個模塊的MOSFET驅(qū)動ICU1,電壓跟蹤比較運放的供電。自動電壓跟蹤模塊分析PTH03030模塊的一個主要特點就是支持自動電壓跟蹤控制，由施加參考電壓在TRACK腳TRACK,直接控制PWM控制器的FB反饋電壓。只就能保證PTH03030的輸出電壓和TRACK電壓精密跟隨上下電的電壓輸出時序。圖6PTH03030模塊的自動電壓跟蹤功能典型應用電路自動電壓跟蹤功能典型應用電路如圖6所示，2個模塊的TRACK管腳一起連接到Q1的D,,上下兩塊POLA模塊的輸出電壓跟隨TRACK電壓自動電平，Q1導通，TRACK電壓下降，模塊輸出跟蹤下降。輸出微調(diào)模塊分析PTH030307/負偏輸出的控910腳，正偏微調(diào)電阻Ru通過場效應管Q2接地，負偏微調(diào)電阻Rd通過場效應管Q1Q2Q2導通,Ru理。圖7PTH03030模塊的輸出電壓正偏/負偏微調(diào)應用電路保護功能模塊分析PTH03030模塊的全局過溫保護電路如圖8所示。U4是一款SOT-23封裝的溫度傳感器IC，通過和外圍電路配合可以實現(xiàn)模塊的過溫保護功能,防止模塊電路出現(xiàn)異常過溫燒毀的隱患。過溫保護電路在模塊溫度超過OTP保護閾值時,會自動將INHIBIT使能管腳電壓下拉，輸出全局關(guān)斷電壓。過溫保護不采用芯片內(nèi)置的過溫保護電路，主要是考慮到POLA模塊上的多種控制芯片的過溫保護閾值存在離散性OTP