|
基于DVB-S的機(jī)頂盒需要驅(qū)動(dòng)外部水平和垂直極化天線，調(diào)整無線的方向從而得到最強(qiáng)的信號(hào)。驅(qū)動(dòng)天線的電源由室內(nèi)的機(jī)頂盒提供，而接收的信號(hào)在電源線上調(diào)制，繼而進(jìn)入機(jī)頂盒的信號(hào)處理單元。水平極化天線的驅(qū)動(dòng)需要18V或17V電源，而垂直極化天線的驅(qū)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(jī)頂盒的內(nèi)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，本文將討論天線驅(qū)動(dòng)電源在設(shè)計(jì)中的一些問題，并給出相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。 升壓轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器，從而降低了系統(tǒng)的成本和體積。對(duì)于輸出電壓的改變，可通過改變反饋環(huán)的電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)。 調(diào)節(jié)的方式有兩種：改變?cè)诜答伃h(huán)電阻分壓器上部的電阻，或改變?cè)诜答伃h(huán)電阻分壓器下部的電阻，如圖1所示。 
圖1 調(diào)節(jié)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(fù)雜；改變下部的電阻則電路簡單，而輸出電壓的精度相對(duì)而言差一些。 若系統(tǒng)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(wěn)壓管串聯(lián)一個(gè)電阻得到5V電源給其供電。當(dāng)系統(tǒng)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(nèi)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(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)的問題 常規(guī)的升壓轉(zhuǎn)換器在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感激磁，電感電流線性增加，輸出電容提供全部的輸出負(fù)載電流。開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，電感去磁，電感電流線性降低，輸入電源向輸出負(fù)載提供能量。占空比為：
對(duì)于12V升壓到18V，設(shè)計(jì)沒有特別的考慮。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(zhuǎn)換器內(nèi)部電流檢測(cè)信號(hào)具有前沿消隱時(shí)間，這導(dǎo)致內(nèi)部的PWM控制器必須有一個(gè)固定的最小導(dǎo)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。若開關(guān)頻率為1MHz，從12V升到13V的導(dǎo)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(dǎo)通時(shí)間，保證其值必須大于系統(tǒng)的最小導(dǎo)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)。這通過減小開關(guān)頻率和提高VF的值就可以實(shí)現(xiàn)。開關(guān)頻率高時(shí)，可使用小尺寸的電感和電容，從而使系統(tǒng)成本低、體積小，因此開關(guān)頻率也不能過低。設(shè)定AOZ1905的工作頻率為500kHz，導(dǎo)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?qū)▔航荡蟮目旎謴?fù)二極管，必要時(shí)額外串聯(lián)一個(gè)快恢復(fù)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(tǒng)效率。
圖2 增大升壓轉(zhuǎn)換器最小占空比 測(cè)試波形 測(cè)量升壓轉(zhuǎn)換器，輸入電壓為12V，輸出電壓為13V，電流為0.5A，測(cè)試波形如圖3所示。
圖3 測(cè)試波形 圖中最上面的波形為內(nèi)部MOSFET的漏極和源極即開關(guān)節(jié)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(jié)語 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過調(diào)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(tǒng)的開關(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(fù)二極管，可提高系統(tǒng)的最小導(dǎo)通時(shí)間，避免系統(tǒng)進(jìn)入跳脈沖的工作狀態(tài)，產(chǎn)生大的紋波。 參考文獻(xiàn) 1. 劉松. 汽車電子系統(tǒng)降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)技巧. 電子設(shè)計(jì)應(yīng)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(yīng)用. 電力電子技術(shù), 2007, 41(11): 75~ 76 作者：萬代半導(dǎo)體元件上海有限公司 劉松 顧巍 張龍 來源:電子設(shè)計(jì)應(yīng)用2009年第11期 |
