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移動通信平臺中使用的雙路電源控制器MAX1715
摘要：討論了MAX1715在移動通信平臺中的應(yīng)用方法，電路設(shè)計(jì)，參數(shù)計(jì)算及實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。關(guān)鍵詞：移動通信平臺 雙路電源控制器 自動脈寬跳變 強(qiáng)制PWM模式
引言
專用移動通信平臺（Especial Mobile Platform），簡稱EMP，是專門為特殊用戶設(shè)計(jì)的，EMP可以使這些用戶充分利用現(xiàn)有的蜂窩移動通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)資源來傳輸他們的業(yè)務(wù)，從而節(jié)省了重新建網(wǎng)的費(fèi)用和時(shí)間。EMP要求體積小，重量輕，功耗小，供電靈活，適應(yīng)車載，具備“動中通信”條件，能適應(yīng)部隊(duì)、武警、公安、交通等部門和行業(yè)的使用需求。在EMP中常同時(shí)需要5V，3.3V，15V，以及可調(diào)的多路小功率直流電源以滿足數(shù)據(jù)，語音，傳真，短消息，全球定位等業(yè)務(wù)的需要。我們采用MAX1715設(shè)計(jì)了EMP的供電電路很好地滿足了用戶的需求。
1 MAX1715的工作模式
MAX1715中的MAXIM專有技術(shù)——快速PWM脈寬控制，是為寬輸入輸出電壓比，負(fù)載快速變化時(shí)保持工作頻率和電感工作點(diǎn)不變而設(shè)計(jì)的。快速PWM脈寬控制克服了電流模式控制中，固定頻率控制帶來的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)差的問題，并且克服了傳統(tǒng)的常開通時(shí)間和常關(guān)閉時(shí)間的大范圍變頻PWM控制帶來的問題。MAX1715還提供100ns常開通時(shí)間，從而在負(fù)載響應(yīng)時(shí)保持相對穩(wěn)定的開關(guān)頻率。
如圖1所示，快速PWM脈寬控制是一個(gè)偽固定頻率，具有電壓前饋控制的常開通時(shí)間電流模式控制。它依靠輸出濾波電容的ESR做電流檢測電阻，輸出紋波電壓提供PWM坡度信號。控制算法比較簡單：上面開關(guān)的開通時(shí)間只是由一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路來決定，該單穩(wěn)態(tài)電路的工作期和輸入電壓成反比，而和輸出電壓成正比。另外一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路設(shè)定最小的關(guān)斷時(shí)間（典型值是400ns）。如果誤差比較器輸出低，開通時(shí)間單穩(wěn)態(tài)電路被觸發(fā)。
MAX1715的PWM控制器具有自動的脈寬跳變模式和強(qiáng)制PWM模式兩種工作模式。
1.1 自動的脈寬跳變模式
對于跳變模式（脈寬跳變控制端SKIP置低，見圖2），輕載時(shí)MAX1715自動由PWM控制跳變到PFM控制，這種跳變由一個(gè)比較器來決定，在電感電流過零時(shí)，該比較器截?cái)嗔讼露碎_關(guān)的開通時(shí)間。這種控制方式使脈寬跳變到PFM運(yùn)行和脈寬不跳變的PWM運(yùn)行的轉(zhuǎn)折點(diǎn)對應(yīng)于連續(xù)和不連續(xù)的電感電流轉(zhuǎn)折點(diǎn)。這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)和蓄電池電壓的關(guān)系不大，對于7V到24V的蓄電池電壓，這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)基本保持不變。如果使用軟飽和電感，PWM到PFM的轉(zhuǎn)折點(diǎn)電流更小。
因?yàn)檩p載時(shí)脈寬跳變，開關(guān)波形可能出現(xiàn)噪聲和不同步，但是效率高。要在PFM噪聲和效率間達(dá)到平衡就要改變電感值。通常，低電感值（假定線圈電阻保持恒定）在負(fù)載曲線中可以得到更寬的高效范圍；高電感值在重載時(shí)效率高（假設(shè)線圈電阻恒定）并且輸出紋波小。高電感值還意味著體積更大，和降低負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)（尤其是在低輸入電壓時(shí)）。
圖1 MAX1715的快速寬控制邏輯圖
直流輸出的準(zhǔn)確性由跟蹤誤差的水平來決定，電感電流連續(xù)時(shí)要比不連續(xù)時(shí)對紋波的調(diào)整性要高50％。電感電流不連續(xù)時(shí)如果有斜坡補(bǔ)償，則直流電壓的調(diào)整率還可以提高1.5％。
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