本應(yīng)用筆記詳細介紹了采用MAX50可同步、高頻、電壓模式PWM控制器的8541W隔離正激式轉(zhuǎn)換器的設(shè)計。介紹了功率級和控制器的設(shè)計程序，以及實際性能測量。

該轉(zhuǎn)換器在 20.2V 輸出電壓下提供 5 A 負載電流，并采用同步整流器進行二次整流。轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍為 36VDC–75VDC。

此設(shè)計可用作評估板。該評估板演示了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和電信應(yīng)用所需功能的簡便性。這些設(shè)計方法可以很容易地適應(yīng)高性能、全功能離線電源的設(shè)計。

該應(yīng)用程序的主要功能是：

300kHz開關(guān)頻率

可編程輸入UV/OV保護

可編程打嗝模式和鎖存式限流保護

具有前饋功能的可編程最大占空比箝位

MAX8541電壓模式控制器的斜坡幅度可調(diào)

與外部時鐘同步

可調(diào)限流閾值

低電平有效使能功能，便于打開和關(guān)閉

電流檢測引腳上的內(nèi)部前沿消隱

輸出過壓保護

節(jié)省空間的 16 引腳 QSOP

應(yīng)用電路操作說明

圖1所示為采用MAX2電壓模式控制器（U5）的20.8541V、1A隔離式正激式轉(zhuǎn)換器的電路圖。啟動時，總電容在 V抄送引腳通過 MOSFET Q7 以及電阻 R30 和 R22 的并聯(lián)組合從直流輸入電壓 V 充電在.當 V抄送超過MAX8541的欠壓鎖定門限，進入軟啟動模式，占空比逐漸增大的脈沖施加到柵極驅(qū)動IC U8。MOSFET Q1 開始切換電源變壓器 T1 兩端的輸入直流電壓，用于提供隔離并將輸入直流電壓降至所需電平。（電力變壓器匝數(shù)比的選擇將在下一節(jié)中討論。

圖1.采用MAX2的5.20V、8541A、隔離式電壓模式正激式轉(zhuǎn)換器電路圖

由于驅(qū)動Q1的能量來自V處的電容抄送、V抄送電壓下降。MAX8541欠壓鎖定功能的遲滯允許這種情況發(fā)生。變壓器T1偏置繞組上的脈沖由D1整流、調(diào)節(jié)并施加到V抄送針。整流和穩(wěn)壓偏置電路電壓積聚并防止V抄送引腳降至欠壓閉鎖門限以下，初級側(cè)控制繼續(xù)由偏置繞組工作。MAX8515 IC U2，配置為檢測V抄送引腳并在略高于U7最壞情況下啟動電壓的電壓下關(guān)斷Q1。這避免了Q7、R30和R22中不必要的功耗。

對于電源變壓器T1，在Q1的“ON”時間內(nèi)施加到初級繞組的伏秒應(yīng)與“OFF”時間內(nèi)施加的伏秒相平衡，以保持磁芯中磁通的工作點。這是通過使用D2和“消磁繞組”來實現(xiàn)的，其匝數(shù)等于初級匝數(shù)，并且與原理圖中所示的極性連接。當Q1關(guān)閉時，D2將磁化電流傳導(dǎo)，施加的電壓極性傳導(dǎo)到消磁繞組，使磁化電流衰減至零。由于在ON和OFF期間施加的電壓大小相同，因此ON時間等于磁化電流衰減至零并“復(fù)位”磁芯所需的時間。這將占空比限制在最大值50%，超過該值就不會發(fā)生磁芯的正確復(fù)位，從而導(dǎo)致磁芯飽和。

T1初級端出現(xiàn)的高頻開關(guān)波形由T1降壓，并由同步整流器Q2、Q8、Q3和Q9整流。正向同步整流器Q2、Q8由T1的次級繞組自驅(qū)動。續(xù)流整流器Q3、Q9由反向、適當延遲版本的柵極驅(qū)動脈沖驅(qū)動至Q1，使用變壓器T2。Q5提供Q3、Q9的快速關(guān)斷。整流脈沖序列應(yīng)用于輸出L-C濾波器L1、C11、C12、C13和C26。L-C濾波器的輸出電壓是整流脈沖序列的平均值。對于MAX8541采用的固定頻率開關(guān)方案，輸出電壓與整流脈沖序列的“導(dǎo)通”時間成正比。反饋電路由U4 （LMX321）、U5 （LP2980）和U7 （MAX8515）組成，執(zhí)行負載和直流輸入電壓變化的輸出電壓調(diào)節(jié)功能。U4是一款低壓差線性穩(wěn)壓器，為次級側(cè)反饋電路提供固定偏置。輸出電壓由電阻分壓器R12、R11檢測，并施加于運算放大器U4的反相輸入端。U7 為 U4 的同相引腳提供基準電壓。啟動時，基準通過R-C延遲（R36、C29）施加，以產(chǎn)生平滑的輸出電壓啟動波形。基準電壓源和輸出電壓之間的誤差驅(qū)動光耦合器U1的（引腳2、3）LED部分，該部分將誤差信號耦合到隔離邊界上。光電晶體管（U8的引腳7、3）產(chǎn)生的電流取決于U3的電流傳輸比，并調(diào)整U1的OPTO引腳上的電壓，以編程產(chǎn)生所需輸出電壓所需的占空比。初級電流通過電阻R8檢測。U6 （MAX8515）為轉(zhuǎn)換器提供輸出過壓保護功能。當輸出電壓超過2.87V時，U6的OUT引腳變?yōu)榈碗娖剑Ⅱ?qū)動U3的（引腳4、3）LED部分接通Q4并關(guān)斷轉(zhuǎn)換器。這將啟動轉(zhuǎn)換器的新啟動周期。

功率級組件的設(shè)計

變壓器設(shè)計

一旦確定了給定功率輸出、開關(guān)頻率、磁通密度和溫升所需的磁芯尺寸，就可以估算初級與次級匝數(shù)比。在典型應(yīng)用電路中，由于采用變壓器鐵芯復(fù)位方案，最大允許占空比為50%。因此，初級-次級匝數(shù)比

應(yīng)基于最低工作輸入電壓，如下所示：

其中 V外為輸出電壓，VDS是同步整流器兩端的壓降，D.MAX是最大允許占空比（使用 0.45 表示某些安全裕度），V以分鐘為單位是最小工作輸入電壓。電信輸入電壓范圍的低電壓、高電流“磚塊”的實際初級匝數(shù)設(shè)計是通過假設(shè)次級為1匝來完成的。這種方法對于為這些應(yīng)用設(shè)計的“板載鐵芯”變壓器尤其如此。初級繞組到初級偏置繞組的匝數(shù)比由下式給出：

,

其中 VD是偏置繞組二極管兩端的壓降。在最小工作輸入電壓下，偏置電壓應(yīng)至少為9V，以便為MAX8541上電，這是驅(qū)動電壓和效率之間的良好平衡。

復(fù)位繞組應(yīng)具有與初級繞組相同的匝數(shù)，但是可以使用小規(guī)格線，因為通過復(fù)位繞組的RMS電流非常小。

要構(gòu)建變壓器，需要知道初級和次級繞組的RMS電流。這些給出如下。

我在哪里外是最大輸出電流。 一旦知道上述參數(shù)，就可以設(shè)計變壓器。將初級繞組和復(fù)位繞組緊密纏繞在一起，有助于最大限度地減少變壓器每次復(fù)位時漏感引起的開關(guān)損耗。交錯初級和次級繞組有助于增加耦合并降低漏感。但是，如果變壓器需要滿足安全要求，則可能會增加成本。然而，在典型的應(yīng)用電路中，使用標準的現(xiàn)成變壓器。所選變壓器的初級與次級匝數(shù)比 ns/np 為 0.188。

輸出電感器選擇

在確定最佳電感值時，必須檢查幾個參數(shù)。輸入電壓、輸出電壓、負載電流、開關(guān)頻率和 LIR。LIR是電感電流紋波與直流負載電流的比值。較高的 LIR 值允許更小的電感，但會導(dǎo)致更高的損耗和更高的輸出紋波電流。尺寸、效率和成本之間的一個很好的折衷是 30% 的 LIR。選擇所有參數(shù)后，電感值確定如下：

其中 V秒是變壓器次級側(cè)指定最大紋波電壓的電壓，fS是開關(guān)頻率。選擇接近計算值的標準值。對于應(yīng)用電路，插入上述公式的值，并選擇最接近的標準電感，得到2.2μH的值。 較低的電感值可最小化尺寸和成本，但由于峰值電流較高，它們也會增加輸出紋波并降低效率。另一方面，較高的電感值可提高效率，但最終由于導(dǎo)線額外匝數(shù)引起的電阻損耗將超過從較低交流電流水平獲得的好處。對于任何面積受限的應(yīng)用，請找到具有盡可能低直流電阻的低磁芯損耗電感。鐵氧體磁芯通常是最佳選擇。所選電感的飽和電流額定值必須超過預(yù)期的峰值電感電流（I峰).請咨詢電感器制造商以了解飽和電流額定值。確定 I峰如：

其中 VSEC是最大次級側(cè)電壓。

輸出電容器選擇

與任何高頻電源一樣，輸出濾波電容必須滿足非常低的ESR和ESL要求。在300kHz頻率下，最有利的技術(shù)是陶瓷電容器和聚合物鉭電容器（POSCAP）。輸出電容器的關(guān)鍵選擇參數(shù)是電容、ESR、ESL 和額定電壓要求。可以注意到，電容、ESR 和額定電壓也與溫度有關(guān)。這些參數(shù)會影響DC-DC轉(zhuǎn)換器的整體穩(wěn)定性、輸出紋波電壓和瞬態(tài)響應(yīng)。輸出紋波是由于輸出電容器中存儲的電荷變化、電容器ESR引起的壓降以及電容器ESL引起的壓降而發(fā)生的。由輸出電容、ESR 和 ESL 引起的輸出電壓紋波計算如下：

其中，由輸出電容、ESR 和 ESL 引起的輸出紋波為：

而我P-P峰峰值電感電流為：

上述公式估計的紋波電壓三個分量的峰值不是同相的，因此不能代數(shù)相加。通常，其中一個紋波元件主導(dǎo)其他分量，可用于初始電容器選擇。通常，紋波電流越小，輸出電壓紋波越小。由于電感紋波電流是電感值的一個因素，因此輸出電壓紋波隨著電感的增加而減小。負載瞬態(tài)響應(yīng)取決于所選的輸出電容。在負載瞬變期間，輸出在 ESR × I 立即變化負荷.在控制器做出響應(yīng)之前，輸出會進一步偏離，具體取決于電感和輸出電容值。短時間后，控制器通過將輸出電壓調(diào)節(jié)回其標稱狀態(tài)來響應(yīng)。控制器響應(yīng)時間取決于閉環(huán)帶寬。帶寬越高，響應(yīng)時間越快，從而防止輸出進一步偏離其調(diào)節(jié)值。應(yīng)用電路使用3 x 680μF的POSCAP，每個POSCAP的ESR為0.035Ω。

輸入電容選擇

輸入電容（C在） 減小從電池或輸入電源汲取的電流峰值。輸入電容在開關(guān)頻率下的阻抗應(yīng)小于輸入源的阻抗，以便高頻開關(guān)電流由輸入電容而不是從源提供。輸入電容必須滿足紋波電流要求（I有效值） 由開關(guān)電流施加。非鉭化學品（陶瓷、鋁或有機）是首選，因為它們可以抵抗上電浪涌電流。我有效值計算方法如下：

,

其中 N 是初級匝數(shù)與次級匝數(shù)比。對于正激轉(zhuǎn)換器，V在對于最大占空比小于 0.5 的設(shè)計，是最小輸入電壓，對于最大占空比大于 0.5 的設(shè)計，占空比等于 0.5 時的輸入電壓值。選擇紋波電流額定值高于計算值的輸入電容器。應(yīng)用電路使用3 ×0.47μF/100V陶瓷電容。

初級場效應(yīng)管選擇

MAX8541通常驅(qū)動n溝道MOSFET功率開關(guān)。最大漏極電壓，最大RDS（ON）和總柵極開關(guān)電荷是選擇FET所涉及的參數(shù)。最大柵極開關(guān)電荷是決定功耗的重要因素，因為開關(guān)頻率與總柵極電荷的乘積就是MAX8541控制器的電流消耗。RDS（ON）是決定開關(guān)中總傳導(dǎo)功率損耗的參數(shù)，選擇取決于預(yù)期效率以及冷卻和安裝方法。最大漏極電壓要求可能因所使用的變壓器復(fù)位方案而異。對于應(yīng)用電路中顯示的正激轉(zhuǎn)換器，使用基于退磁繞組的簡單復(fù)位方案，其中MOSFET開關(guān)上的最大電壓應(yīng)力為最高輸入電壓的2倍。應(yīng)使用 200V MOSFET。MOSFET 還應(yīng)處理與正激拓撲相關(guān)的 RMS 電流。通過 MOSFET 的電流確定為：

總柵極電荷最低、R 最低的 MOSFETDS（ON）對于預(yù)期的最大漏極電壓（加上一些安全系數(shù)）是最佳選擇。封裝的選擇取決于應(yīng)用、總功率和可用的冷卻方法。對于應(yīng)用電路，基于上述考慮，IRF640 MOSFET：200V，18安培，RDS（ON）選擇 = 0.18Ω。

次級同步整流器選擇

典型的應(yīng)用電路對次級側(cè)的正向和續(xù)流整流器使用同步整流器。正向同步整流器由次級繞組自驅(qū)動，續(xù)流整流器由柵極驅(qū)動變壓器驅(qū)動，信號由控制器IC產(chǎn)生。同步整流器的額定電壓等于最大次級電壓加上漏感引起的尖峰裕量。由于漏源電壓較低，這種拓撲中的開關(guān)損耗不是問題。對于同步整流器，功耗主要是由于傳導(dǎo)損耗。功耗的計算公式為：

,

用于正向同步整流器。選擇具有 R 的 MOSFETDS（ON）這樣，就可以達到估計功耗的可接受的結(jié)溫。請注意，同步整流器的最大結(jié)溫取決于熱阻，而熱阻可以通過所使用的器件封裝、布局和冷卻方法實際實現(xiàn)。在應(yīng)用電路中，2 × IRF7832 （30V， 20A， RDS（ON）Vgs = 4V時 = 10mΩ） MOSFET 用于正激和續(xù)流同步整流器。

MAX8541控制器元件值設(shè)計

OV閾值

MAX8541具有過壓保護功能，當輸入電壓超過用戶設(shè)定的門限時，關(guān)斷外部MOSFET。將電阻分壓器從系統(tǒng)輸入連接到GND，OV連接到中心以設(shè)置過壓保護跳變點。OV的閾值電壓為3.021V （典型值）。

,

其中 VOV是 OV 閾值，V在（最大）是過壓跳變點，R1是從系統(tǒng)輸入到OV的電阻，R2是從OV到GND的電阻。

紫外線閾值

MAX8541還包括欠壓檢測輸入。該 IC 將外部 MOSFET 保持在低電平，直到 UV 達到其閾值 （典型值為 1.25V）。一旦達到門限，電路進入軟啟動狀態(tài)，使輸出進入穩(wěn)壓狀態(tài)。將電阻分壓器從系統(tǒng)輸入連接到 GND，中心位于 UV，以設(shè)置欠壓保護跳變點。

,

其中 V紫外線是紫外線閾值，V在（分鐘）是欠壓跳變點，R1是從系統(tǒng)輸入到UV的電阻，R2是從UV到GND的電阻。

應(yīng)用電路中用于設(shè)置過壓和欠壓跳變點的替代方法如圖2所示。底部電阻（R36）使用5.3kΩ。R2 和 R1 的計算方法如下：

其中 V在（分鐘）是欠壓跳變點，V在（最大）為過壓跳變點，V紫外線是紫外線閾值（典型值為1.25V）和VOV是OV門限（典型值為3.021V）。R1應(yīng)由兩個等值串聯(lián)電阻組成，以防止單點故障。

圖2.啟動時的輸出電壓，使用 8541 的 ON/OFF 功能。

表 1.UV/OV的典型規(guī)格和輸入電壓的實際開/關(guān)遲滯

紫外線電壓規(guī)格		Vin窗口外 （LTP）	Vin打開窗口 （UTP）
最低	1.083	29.76V 31.00V 32.24V
典型值	1.128
.MAX	1.173
最低	1.200		32.97V 34.34V 35.70V
典型值	1.250
.MAX	1.300
OV電壓規(guī)格		Vin窗口外 （UTP）	Vin窗口內(nèi) （LTP）
最低	2.901	79.70V 83.00V 86.32V
典型值	3.021
.MAX	3.142
最低	2.778		76.32V 79.50V 82.68V
典型值	2.894
.MAX	3.010

假設(shè) UV/OV 時的 1.250V 與 34V 總線的 34.48V 和 17V 總線的 17.24V 電平成比例。

為了實現(xiàn)表1所示的輸入OVP和輸入UVP跳變點，上述公式得到R1 = 965kΩ、R2 = 402Ω和R3 = 36.5kΩ。

開關(guān)頻率和同步

MAX8541振蕩器工作在兩種模式：獨立或同步（同步）。單個輸入 FREQ/SYNC 兼作頻率編程電阻的連接點和同步輸入。模式識別是自動的，基于應(yīng)用于 FREQ/SYNC 的信號。在獨立模式下，從 FREQ/SYNC 連接到 GND 的外部電阻器設(shè)置工作頻率。一個 1.25V 電源在內(nèi)部施加到 FREQ/SYNC，振蕩器頻率與通過編程電阻的 FREQ/SYNC 輸出電流成正比。工作頻率確定為：

MAX8541還與外部振蕩器同步。使用方波驅(qū)動頻率/同步，正脈沖寬度至少為 200ns，最小脈沖幅度為 3V 加 VF的外部二極管。允許的外部信號的最大占空比為55%。MAX8541同步至200kHz至1MHz之間的頻率，但信號必須在外部電阻在FREQ/SYNC時設(shè)置頻率的±30%以內(nèi)。由上述計算出的頻率設(shè)定電阻R4為32.4kΩ。應(yīng)用電路中指定的R-C濾波器應(yīng)連接在R4上以進行鼻濾波。

最大占空比

在最小系統(tǒng)輸入電壓 （V在（分鐘）） 將電阻器從 MAXDTY 連接到 GND。最大占空比與UV下的電壓成反比。隨著UV電壓的增加，占空比降低。在所有開關(guān)頻率下，最大占空比在內(nèi)部限制為 80%。MAXDTY電阻的確定公式為：

R 的有效電阻值范圍馬克斯蒂從24.3kΩ到130kΩ。對于應(yīng)用電路，選擇80.6kΩ的值，以將占空比限制在50%以內(nèi)。

N 溝道 MOSFET 驅(qū)動器

DRV 輸出可在低功耗應(yīng)用中驅(qū)動 N 溝道 MOSFET。在大功率應(yīng)用中，MAX8541內(nèi)部的柵極驅(qū)動器可能無法有效地驅(qū)動外部MOSFET，可能需要外部柵極驅(qū)動器。在這種情況下，將 DRV 連接到外部柵極驅(qū)動器的輸入。

電壓斜坡設(shè)置

MAX8541為電壓模式器件，需要電壓斜坡用于占空比控制。將電阻器從PRAMP連接到GND（R普蘭普） 設(shè)置斜坡幅度 VM.R 的值普蘭普由以下等式確定：

,

其中 RPRAMP以 kΩ 為單位。斜坡電壓幅度與頻率無關(guān)。R 的值范圍普蘭普從14kΩ到42kΩ。應(yīng)用電路選擇14kΩ電阻，以設(shè)置2.2V的最大可能斜坡幅度。

軟啟動

軟啟動特性允許采用MAX8541構(gòu)建的轉(zhuǎn)換器以可控的軟斜坡向負載供電，從而降低啟動浪涌和應(yīng)力。它還確定使用多個轉(zhuǎn)換器時的上電時序。通電后，SS充當吸電流器，以釋放與其連接的任何電容。一旦電壓在 V抄送超過其鎖定值，SS 然后對外部電容器充電 （C黨衛(wèi)軍），允許轉(zhuǎn)換器輸出電壓斜坡上升。在大約 440ms/μF 內(nèi)達到全輸出電壓。由于應(yīng)用電路具有次級軟啟動電路，用于在啟動時控制輸出電壓，因此SS延遲設(shè)置為最小。660μs的延遲由一個1500pf電容設(shè)定。

限流

MAX8541可以實現(xiàn)兩種類型的限流方案。它們是“打嗝模式”和閂鎖模式。CS 信號通過主外部 MOSFET 提供有關(guān)電流斜坡的反饋。CS上的電壓由MAX8541監(jiān)測。逐周期限流功能可在CS處的電壓大于ILIM設(shè)定的閾值電壓時縮短外部MOSFET的導(dǎo)通時間。使用電阻分壓器設(shè)置從 REF 到 GND 的限流閾值，ILIM 連接到中心。限流閾值確定為：

其中 V裁判是 5V 基準，R26 和 R10 是外部電阻。對R10使用16kΩ，并改變R26以改變閾值。對于應(yīng)用電路，將R26調(diào)整為205kΩ，將電流限值設(shè)置為滿載電流的125%。要選擇打嗝模式，請將電容器連接到SKTON和SKTOFF，以編程打嗝模式的開通和關(guān)斷時間。當檢測到逐周期事件時，IC在SKTON為電容器充電。只要CS電壓大于ILIM閾值電壓，電容器就會繼續(xù)充電。一旦SKTON上的電壓達到其閾值電壓，MAX8541開始跳過開關(guān)周期，時間由連接到SKTOF的電容決定。一旦經(jīng)過此時間段，IC開始切換至連接到SKTON的電容設(shè)置的時間段。此過程一直持續(xù)到輸出短路或過載條件被消除。要選擇鎖存模式，請將 SKTOFF 連接到 REF。在這種模式下，如果硬短路或過載超過SKTON電容設(shè)置的時間段，則輸出被鎖斷。要解鎖輸出，請切換/EN或?qū)⑤斎牍β恃h(huán)至V抄送.為應(yīng)用電路選擇打嗝模式。有關(guān)設(shè)置打嗝模式周期的詳細信息，請參閱下面的 SKTON 和 SKTOFF 部分。

斯克頓和斯克托夫

電容，C斯克頓，確定短路限流啟動前允許的時間段。一旦CS電壓超過ILIM閾值，SKTON的電容器就開始充電。電容器繼續(xù)充電，直到達到SKTON閾值電壓或過流事件消除。此功能允許在啟動期間使用更高的電流使IC聯(lián)機。集合 C斯克頓以便有足夠的時間啟動。SKTON所需的電容確定為：
C斯克頓= t上/103
其中 t上以毫秒和 C 為單位斯克頓以 μF 為單位。C 的允許范圍斯克頓為 100pF 至 0.01μF。

SKTOFF 的電容決定了外部 MOSFET 在過流事件期間關(guān)斷的時間段。一旦超過SKTON時間段，SKTOFF電容器就會充電。一次 V斯克托夫達到閾值后，IC再次開始切換。C斯克托夫確定為：
C斯克托夫= t關(guān)閉/103
其中 t關(guān)閉以毫秒和 C 為單位斯克托夫以 μF 為單位。C 的允許范圍斯克托夫為 1000pF 至 1μF。對于應(yīng)用電路，C斯克頓= 0.0047μF 和 C斯克托夫= 0.068μF 使用。

拉 V斯克托夫到 V裁判通過一個 10kΩ 上拉電阻實現(xiàn)閉鎖功能。在這種模式下，一旦經(jīng)過SKTON時間，IC就會被鎖斷。電路將保持關(guān)斷狀態(tài)，直到切換/EN或輸入電源切換。

補償

由于采用MAX8541電壓模式控制器進行電壓模式控制，因此正激式轉(zhuǎn)換器的功率級具有雙L-C濾波極點，輸出電容的ESR為零。補償器設(shè)計的目標是在交越頻率下實現(xiàn)-20dB/十倍頻程的單斜率，相位裕量大于45度。為了實現(xiàn)良好的直流調(diào)節(jié)，高低頻增益是補償器的另一個要求。為此，補償器應(yīng)有兩個零點，一個極點和一個積分器。3型補償器方案很容易實現(xiàn)這一點。對于應(yīng)用電路中的正激轉(zhuǎn)換器，開環(huán)增益由表達式給出，

,

其中C14、C15、C24、R27、R28和R11為參考指示符，用于MAX8541典型應(yīng)用電路。C外是總輸出電容和R紅沉降率是輸出電容的ESR。使用以下方法計算補償分量：

首先，確定所需的帶寬（fBW） 的系統(tǒng)。帶寬（交越頻率）將決定MAX8541響應(yīng)負載瞬變引起的輸出變化的速度。應(yīng)用電路選擇5kHz的帶寬。在 f 處需要單位增益BW.因此，在 f 處的 T（s）BW必須等于 1。選擇 C14 = 0.047μF， s = 2TT×fBW并將環(huán)路增益設(shè)置為環(huán)路增益T（s）方程中的單位，以確定R11。對于交越頻率下的單個有源極點，

,

其中 nP是初級匝數(shù)，nS是二次匝數(shù)，G光電是所用光隔離器的增益。R11的值由上式得出為6.85kΩ。使用最接近的標準值6.81kΩ。

將R27歸零以消除兩個輸出極點之一。R27為1.5kΩ，下式如下：

求解方程（1）和（2），計算R28為3.75kΩ。選擇 R28 = 3.9kΩ。

可以使用等式（1）或（2）來求解C24的值，該值為4000pf。使用最接近的較高標準值 4700pf。

設(shè)計C15的值，以便在開關(guān)頻率的一半處在補償器中放置一個極點，以便在開關(guān)頻率處將增益滾降到較小的值。

C680 的值為 15 pf。上述方法雖然簡單，但預(yù)測交越頻率較低，因為它假設(shè)控制器完美地消除了系統(tǒng)的極點和零點。在實踐中，希望以低于輸出L-C濾波器雙極點的頻率放置至少一個控制器零點，以軟化L-C濾波器突然的180度相變。完成此操作后，測得的實際交越頻率可能高于預(yù)期值。當使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測量實際頻率響應(yīng)時，將R11的值更改為15K，以將交越頻率降低到所需值。同樣，R28在測試期間更改為3k，以便允許ESR零點提升相位，以解決上述計算中未考慮的光耦合器相位滯后。補償器的最終值為R11 = 15kΩ、R27 = 1.5kΩ、R28 = 3kΩ、C14 = 0.047μF、C15 = 680pf和C24 = 4700pf。

輸出過壓保護

輸出過壓保護通過使用MAX8515 （U6）作為比較器檢測過壓條件，通過光耦合器（U3）耦合故障信號，并下拉MAX8541的UV輸入來實現(xiàn)。MAX8541關(guān)斷驅(qū)動脈沖，反復(fù)經(jīng)歷一個新的啟動周期，直到過壓條件消失。

布局指南

所有承載脈沖電流的連接必須非常短，盡可能寬，并盡可能在其后面有接地通道。由于高頻開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器中電流的高di/dt，這些連接的電感必須保持在絕對最小值。在原型制作過程中，多用途板、繞線和類似的建設(shè)性做法不適合這些類型的電路;嘗試使用它們將失敗。取而代之的是，使用具有接地層或同等技術(shù)的銑削 PC 板。

必須在建議的任何布局中分析電流環(huán)路，并將內(nèi)部面積保持在最小水平，以減少輻射EMI。不建議在高頻開關(guān)轉(zhuǎn)換器所在的電路板區(qū)域生成 PC 板布局時使用自動路由器。設(shè)計師應(yīng)仔細檢查布局。特別要注意接地連接。接地層必須盡可能保持完整。轉(zhuǎn)換器電源部分的接地層應(yīng)與邏輯接地層分開，電源接地層噪聲最小的部分除外。電源線濾波電容和電源開關(guān)或電流檢測電阻的接地回路必須靠得很近。所有接地連接必須盡可能類似于星形系統(tǒng)。

熱管理是上述轉(zhuǎn)換器設(shè)計中要考慮的另一個重要問題。組件的溫升是所使用的冷卻方法和封裝技術(shù)的重要功能。應(yīng)用電路絕對需要強制冷卻才能可靠地提供全功率。

MAX8541評估板測量

本文介紹在MAX8541評估板上進行的一些重要測量。

它們是：
1. 轉(zhuǎn)換器效率（圖 3）
2.瞬態(tài)響應(yīng)（圖4）和
3。啟動時的輸出電壓（圖2），采用MAX8541的ON/OFF功能。

圖3.轉(zhuǎn)換器效率與負載電流的關(guān)系

圖4.階躍負載的輸出電壓偏差增加和減少。負載電流壓擺率約為 0.1/μS。

總結(jié)

本文討論了使用MAX2電壓模式控制器設(shè)計5.20V、8541A轉(zhuǎn)換器，并給出了典型應(yīng)用電路及其物料清單。MAX8541特別適用于網(wǎng)絡(luò)和電信行業(yè)的特性已在應(yīng)用電路中得到證明。

審核編輯：郭婷