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圖1電路為完備的PD供電電路，具有一個(gè)DC-DC轉換器，輸出12V電壓時(shí)可提供高達0.85A的電流。MAX5953A內置高邊、低邊功率開(kāi)關(guān)FET，低邊FET不能配置為同步整流二極管。因此，buck轉換器僅使用高邊FET。因為IC內部的限流電路工作時(shí)利用低邊FET電流產(chǎn)生的壓降，該電路不具備自動(dòng)電流限制功能。啟動(dòng)時(shí)，保險絲F1提供短路保護。 MAX5953具有如下特性： 1.TVS二極管D1用于抑制瞬間尖峰電壓和反向電壓。 2.該電路根據輸入電壓不同工作在三種模式：PD偵測模式、PD分級模式和PD供電模式。使用或沒(méi)有使用二極管電橋情況下的電壓門(mén)限都符合IEEE 802.3af標準。 ·在PD偵測模式下，供電設備(PSE)在VIN施加兩個(gè)1.4V至10.1V、最小步長(cháng)為1V的電壓，并記錄這兩點(diǎn)對應的電流測量值。PSE隨后計算V/I，確認25.5k的特征電阻R1是否存在。此模式下，MAX5953A的絕大部分內部電路是關(guān)斷的，且偏置電流低于10μA。 ·在分級模式下，PSE根據PD的功耗要求對PD進(jìn)行分級。電阻R2 (255)通知PSE，PD將在最大功率為6.49W至12.95W的3級模式下工作。當電源進(jìn)入供電模式時(shí)，分級電流關(guān)斷。 ·當VIN上升到38V UVLO門(mén)限電壓以上時(shí)，MAX5953A進(jìn)入供電模式并逐漸打開(kāi)內部MOSFET，抑制浪涌電流。 3.完成開(kāi)啟過(guò)程，且VOUT - VEE = 1.23V時(shí)，PGOOD進(jìn)入漏極開(kāi)路模式。軟啟動(dòng)電容C15由內部33μA的上拉電流充電，給DC-DC轉換器提供軟啟動(dòng)。通過(guò)設定分壓電阻R6/R7和1.33V的DCUVLO的電壓門(mén)限，DC-DC轉換器在達到VOUT = -30V (相對于V+)以前沒(méi)有開(kāi)始工作。 4.因為3級功率限制最大功率為12.95W，當輸出電壓為12V、電源轉換效率為80%時(shí)，負載電流限制在0.85A。 熱插拔電路說(shuō)明 UVLO的默認啟動(dòng)電壓為38.6V，默認關(guān)斷電壓約為30V。利用V+和VEE間的分壓電阻(中心抽頭接在UVLO)可以將UVLO的啟動(dòng)、關(guān)斷電壓設置在12V至67V之間的任意值。 達到UVLO門(mén)限電壓時(shí)，以10μA電流給FET柵極充電，內置FET將緩慢導通。緩慢的導通過(guò)程使100μF電容C6的充電電流最小。該電路中，OUT的熱拔插輸出電壓以大約910mV/ms的速率下降，電壓作用到輸入端大約8ms后開(kāi)始下降，見(jiàn)圖2。 PWM電路說(shuō)明 DC-DC轉換器是典型的buck轉換器，使用內部高邊FET和外部肖特基同步整流二極管。輸入電壓范圍為30V (由DCUVLO的分壓電阻設置)至60V，該范圍對應的降壓比為最小2.5:1至最大5:1，對應的占空比為20%至40%。開(kāi)關(guān)頻率由R4、C4設定為532kHz，以提供最小420ns的導通脈沖寬度，保持低開(kāi)關(guān)損耗。 軟啟動(dòng)過(guò)程包括一下操作時(shí)序：限制OPTO反饋電壓使其不要比CSS端電壓高出1.45V，由內部33μA電流源給CSS端電容充電。PGOOD將CSS初始電壓箝位至GND，而當OUT與VEE之間的差值小于1.2V時(shí)，熱拔插功能完成，PGOOD釋放。該過(guò)程允許啟動(dòng)時(shí)反饋信號緩慢上升，緩慢增大占空比可以避免輸出過(guò)沖。啟動(dòng)時(shí)OPTO引腳的上升斜率體現了軟啟動(dòng)特性(圖3)，當VOPTO電壓約為2V時(shí)，斜坡電壓處于正常工作狀態(tài)。圖4所示為重載時(shí)的情況，圖5所示為輕載時(shí)的工作情況。 控制器工作在電壓模式，前饋電壓斜率由R3和C3設定。OPTO信號與RAMP電壓進(jìn)行比較。 啟動(dòng)時(shí)的輸出電壓過(guò)沖 477nF的軟啟動(dòng)電容(CSS)將過(guò)沖電壓降至1%甚至更低，如圖6所示。較小的CSS電容能夠在一定程度上控制上電過(guò)程出現的輸出電壓過(guò)沖，如圖7所示，當CSS = 100nF時(shí)，電壓過(guò)沖達到7.7%。更小的CSS可加速啟動(dòng)過(guò)程，但卻增大了上電時(shí)的輸出電壓過(guò)沖。 電流限制 雖然MAX5953內部集成有高邊和低邊FET，但低邊FET只用于正激或反激電路中的變壓器耦合隔離。高邊、低邊FET同時(shí)導通，電流檢測通過(guò)檢測低邊FET的壓降實(shí)現。因為沒(méi)有使用低邊FET，本電路沒(méi)有電流檢測功能。發(fā)生短路時(shí)，利用保險絲保護MAX5953和其內部調整管FET不受損壞。然而，一旦DC-DC轉換器啟動(dòng)，保險絲的輸出短路保護作用將很有限，因為保險絲的熱遲滯可能導致通道上的器件損壞。 負載瞬變 圖8所示的負載瞬變情況發(fā)生在從1/2到滿(mǎn)負荷的負載突變。在輸出端接一個(gè)固定400mA的負載，并聯(lián)一個(gè)400mA脈沖負載。如果負載從0mA跳至400mA時(shí)，負載電壓在瞬間發(fā)生劇大變化，如圖9；而圖8所示情況負載電壓突變較低，當負載電流高于50mA時(shí)幾乎與直流負載無(wú)關(guān)。 轉換效率 轉換效率介于負載電流為250mA時(shí)的71%至負載電流為1A時(shí)的80.5%。圖10顯示當850mA滿(mǎn)負荷電流時(shí)，轉換效率將大于80%。 環(huán)路穩定性 電壓模式控制環(huán)路存在兩個(gè)極點(diǎn)：4.1kHz LCOUT (L1、C9)諧振頻率，和一個(gè)由于COUT的低ESR產(chǎn)生的高于4MHz的零點(diǎn)。使用3類(lèi)環(huán)路補償可使單位增益帶寬高于LCOUT的諧振頻率。兩個(gè)零點(diǎn)設置為2.1kHz (R9、C14)和4.1kHz (R11、C15)，補償LCOUT的兩個(gè)諧振極點(diǎn)，兩極點(diǎn)置于20kHz (R9、C13)和125kHz (R10、C15)。從圖11控制環(huán)路波特圖可以看出，單位增益頻率為19.4kHz，相位裕量為59°。 應用 這個(gè)簡(jiǎn)單的降壓轉換器非常適合PD應用，低成本的非變壓器耦合結構，唯一的不足是短路情況下有可能出現保護失效。 MAX5953A材料清單 
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