基于C42601S芯片的点负载应用

概述

        浙江省微波毫米波射频产业联盟 旗下的 浙江航芯源集成电路科技有限公司 是一家主营宇航级高可靠电源芯片设计开发、生产测试与销售的高新技术企业。在宇航用高可靠电源配电领域,公司具有较全面产品线,产品可广泛应用于航天器电源配电、热控、载荷、模拟和数字芯片供电等多个领域。公司开发的多款宇航用芯片已为国内多个重大星载项目配套使用,产品性能良好、供货稳定、质量可靠。可为我国宇航级电源配电领域提供完善的解决方案及技术支持。

      本文所介绍的C42601S是一款固定频率、电流模式的同步降压型DC/DC控制器芯片,用于驱动两个外部开关MOSFET时可提供20A的输出电流,并且实现高达95%的转换效率。


原理图

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特性

·  控制引脚对输出电流提供精确控制

·  ±1.5% 的电压调节精度

·  ±6% 的电流调节精度

·  6V 至36V的输入电压范围

·  输出电压范围:0V至(VIN–2V)

·  平均电流模式控制

·  <1μA 的关机电流

·  高达 95% 的转换效率

·  控制引脚用于负载电流的热调节

·  20 引脚 TSSOP 封装

应用

·  恒流恒压源

·  超级电容充电

·  短路以及精确限流保护

DEMO板

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DEMO板顶层丝印图

元器件清单表

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芯片框图

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       C42601S 采用固定频率的平均电流工作模式,可精确调节输出电压和输出电流。参照芯片内部模块图,芯片主要由基准电压源、振荡器、电流误差放大器、电压误差放大器、PWM 比较器、同步逻辑控制、高低侧驱动器等模块组成。

具体的工作过程如下:

        芯片上电后,采样脚SENSE+和SENSE-检测外部采样电阻上的压降,通过电流误差放大器调节补偿端VC的电压,VC电压再与振荡器产生的锯齿波电压比较,比较器的输出信号被PWM控制逻辑电路处理,通过高低侧驱动器控制外部MOS管的开启和关断。

       当输出电压低于外部分压电阻设定的电压值时,芯片工作在恒流模式,控制环路以±6%的精度调节电感器中的电流。当输出电流低于外部采样电阻设定的电流值时,芯片工作在恒压模式,控制环路以±1.5%的精度调节输出电压。

控制引脚精确调节输出电流

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        将电流控制回路有两个输入控制端CTRL1和CTRL2引脚的可控制电压范围限制在0V到1.5V,对应于采样脚SENSE+和SENSE-的电压范围为0V到51mV。

引脚框图

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        C42601S采用平均电流模式控制,在0V至VIN–2V的宽输出电压范围内保持电感器电流稳定。该稳定电流由CTRL引脚的电压和连接到 SENSE+和SENSE-的外部采样电阻设定。另外,C42601S的独特拓扑使其既能提供电流又能吸收电流。

效率曲线

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        同步降压型DC/DC控制器 C42601S,采用固定频率、电流模式,当驱动两个外部开关MOS管时,其6V至36V的输入电压范围、恒定电流和恒定电压工作模式,频率400kHz的条件下,可以在0V至34V的宽电压范围内以±6%的精度调节高达20A的输出电流,并且在无需外部散热的前提下实现高达95%的转换效率。

     C42601S的频率可被设定和同步在200kHz到1MHz范围,使得在优化效率的同时最大限度地减小外部组件尺寸。该器件采用TSSOP-20封装,可提供一个高度紧凑的恒定电压和恒定电流解决方案。

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