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基于DVB-S的機頂盒需要驅動(dòng)外部水平和垂直極化天線(xiàn)，調整無(wú)線(xiàn)的方向從而得到最強的信號。驅動(dòng)天線(xiàn)的電源由室內的機頂盒提供，而接收的信號在電源線(xiàn)上調制，繼而進(jìn)入機頂盒的信號處理單元。水平極化天線(xiàn)的驅動(dòng)需要18V或17V電源，而垂直極化天線(xiàn)的驅動(dòng)需要13V電源，通常13V電源工作10秒，然后 18V電源再工作5秒，如此交替進(jìn)行。而在機頂盒的內部，通常由一個(gè)12V直流電源供電，有時(shí)會(huì )同時(shí)有5V和12V直流電源，本文將討論天線(xiàn)驅動(dòng)電源在設計中的一些問(wèn)題，并給出相應的設計方案。 升壓轉換器的方案選取 由于18V和13V電源交替工作，因此只需要一個(gè)升壓轉換器，從而降低了系統的成本和體積。對于輸出電壓的改變，可通過(guò)改變反饋環(huán)的電阻進(jìn)行調節。 調節的方式有兩種：改變在反饋環(huán)電阻分壓器上部的電阻，或改變在反饋環(huán)電阻分壓器下部的電阻，如圖1所示。 
圖1 調節不同的輸出電壓 改變上部的電阻可獲得更高的輸出電壓精度，但電路較復雜；改變下部的電阻則電路簡(jiǎn)單，而輸出電壓的精度相對而言差一些。 若系統只有12V輸入電源，主功率電路可直接用12V供電，而芯片的VCC電源可以用5V穩壓管串聯(lián)一個(gè)電阻得到5V電源給其供電。當系統有12V和5V 兩路輸入電源時(shí)，不建議用5V電源給主功率電路供電，此時(shí)輸入電流大，芯片內部需要大額定電流的MOSFET，因此需要高成本的芯片。因此采用12V電源給主功率電路供電，5V直接給芯片VCC供電。 升壓轉換器設計的問(wèn)題 常規的升壓轉換器在開(kāi)關(guān)管導通時(shí)，電感激磁，電感電流線(xiàn)性增加，輸出電容提供全部的輸出負載電流。開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感去磁，電感電流線(xiàn)性降低，輸入電源向輸出負載提供能量。占空比為：
對于12V升壓到18V，設計沒(méi)有特別的考慮。從12V升壓到13V，即Vo = 13V，Vin = 12V，VF = 0.4V，可得到D = 10% 電流模式的升壓轉換器內部電流檢測信號具有前沿消隱時(shí)間，這導致內部的PWM控制器必須有一個(gè)固定的最小導通時(shí)間Ton(min)，這個(gè)時(shí)間一般在150ns~200ns的范圍，可取Ton(min)=150ns。若開(kāi)關(guān)頻率為1MHz，從12V升到13V的導通時(shí)間為
從上面的分析可以看出，提高PWM在最高輸入電壓時(shí)的導通時(shí)間，保證其值必須大于系統的最小導通時(shí)間Ton(min)，PWM 控制器將不會(huì )進(jìn)入跳脈沖的工作狀態(tài)。這通過(guò)減小開(kāi)關(guān)頻率和提高VF的值就可以實(shí)現。開(kāi)關(guān)頻率高時(shí)，可使用小尺寸的電感和電容，從而使系統成本低、體積小，因此開(kāi)關(guān)頻率也不能過(guò)低。設定AOZ1905的工作頻率為500kHz，導通時(shí)間為200ns，還是比較臨界的值。這時(shí)，進(jìn)一步使用正向導通壓降大的快恢復二極管，必要時(shí)額外串聯(lián)一個(gè)快恢復二極管，如圖2所示，就可使控制器不進(jìn)入跳脈沖的工作狀態(tài)。但使用額外的二極管會(huì )稍稍降低系統效率。
圖2 增大升壓轉換器最小占空比 測試波形 測量升壓轉換器，輸入電壓為12V，輸出電壓為13V，電流為0.5A，測試波形如圖3所示。
圖3 測試波形 圖中最上面的波形為內部MOSFET的漏極和源極即開(kāi)關(guān)節點(diǎn)的電壓，中間為電感電流波形，最下面為輸出的交流紋波電壓。 在1.2MHz的工作頻率下，不加額外二極管，可以看到輸出電壓紋波的峰峰值為106mV；加額外二極管時(shí)，輸出電壓紋波的峰峰值為72mV。在 600kHz的工作頻率下，不加額外二極管，輸出電壓紋波的峰峰值為90mV；加額外二極管，輸出電壓紋波的峰峰值為38mV。在降低輸出電壓紋波方面，加額外二極管比降低頻率更為有效。加額外二極管的同時(shí)降低頻率則最有效。 結語(yǔ) 實(shí)驗結果表明，通過(guò)調整反饋環(huán)的電阻分壓器，可得到交替工作的13V/18V兩路電壓。降低系統的開(kāi)關(guān)頻率，在輸出串聯(lián)一個(gè)額外的二極管，并使用正向壓降大的快恢復二極管，可提高系統的最小導通時(shí)間，避免系統進(jìn)入跳脈沖的工作狀態(tài)，產(chǎn)生大的紋波。 參考文獻 1. 劉松. 汽車(chē)電子系統降壓型DC/DC轉換器的設計技巧. 電子設計應用, 2007, (5): 111~ 114 2. 劉松. BUCK變換器輕載時(shí)三種工作模式原理及應用. 電力電子技術(shù), 2007, 41(11): 75~ 76 作者：萬(wàn)代半導體元件上海有限公司 劉松 顧巍 張龍 來(lái)源:電子設計應用2009年第11期 |
