本文章將說(shuō)明如何與一個(gè)外部電源并行地使用XC9131H,用來(lái)配置一個(gè)“OR電路”。這個(gè)提出的解決方案很簡(jiǎn)單,因?yàn)椋?
外置元器件數(shù)量少(如果使用狀況允許,甚至可以不使用LDO)。
為了在這兩種電源之間切換,不需要調(diào)整XC9131H的EN和MODE引腳的信號(hào)。
這一解釋,不僅適用于XC9131H,而且還適用于XC9135C、XC9135K和XC9136N。我們將提到許多VSET, VBAT, VEXT和VOUT 。 以下是如何定義這些參照電壓的: VSET:XC9131H用輔助電阻RFB1、RFB2和內(nèi)部基準(zhǔn)電壓VREF試行設(shè)定的輸出電壓。 VBAT:通過(guò)BAT引腳提供給XC9131H的電池電壓。
VEXT:來(lái)自外部電源的電壓。如果使用了LDO,則為L(zhǎng)DO的輸出電壓。 VOUT:“OR 電路”的輸出電壓。這正是XC9131H電路的實(shí)際(ACTUAL)輸出電壓 – 而VSET只是XC9131H的輸出電壓的目標(biāo)值(TARGETED)。當(dāng)切斷與外部連接的電池并且VSET> VEXT時(shí),VSET與VOUT相等。
4個(gè)電壓都能從以下的電路圖中看到。
在以上的電路圖中,能看到 EN = ‘High’ (IC使能) 并且MODE = ‘Low’ (IC工作于PWM/PFM模式)。如以前所述,當(dāng)電路 工作時(shí)不需要調(diào)整這些電壓電平。 我們有三種主要的情況:
A) 不連接外部電源(USB, AC/DC適配器等) 在這種情況下,XC9131H 將為輸出電路提供電源,并設(shè)定輸出電壓。
B) 連接了外部電源并且其電壓高于XC9131H的VSET 在這種情況下,將由外部電源提供電路的輸出。如以前所述,XC9131H 的EN引腳為‘High’,所以XC9131H 正在工作, 但是,反饋到XC9131H的電壓通知此IC輸出電壓過(guò)高,使IC基本上停止振蕩(不再發(fā)送脈沖來(lái)導(dǎo)通兩個(gè)集成的場(chǎng)效應(yīng)管) 并且由XC6227提供輸出。
C) 連接了外部電源并且其電壓低于XC9131H的VSET 在這種情況下,XC9131H 通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)到輸出電壓比設(shè)定的目標(biāo) VSET低許多。XC9131H 開(kāi)始工作并且向輸出端提供電流。 因此,外部電源的電壓(如果使用一個(gè)LDO,將不是VEXT 而是LDO之前的電壓)將低于VOUT,這意味著將流過(guò)逆向電流。如果使用一個(gè)LDO,類似包含防止逆向電流的XC6227,將不用擔(dān)心這種電流,因?yàn)長(zhǎng)DO和外部電源都將受保護(hù)。 但是,但如果外部電源能接收少量的逆向電流(如果認(rèn)為外部電源足夠理想地調(diào)整電壓),甚至可以不要求增加LDO。
FAQ(設(shè)計(jì)上的限制)
為什么使用XC9131F時(shí)不能附帶OR電路?
只單獨(dú)使用XC9131電路(也就是說(shuō)不并行使用外部電源),建議用XC9131H取代XC9131F,其優(yōu)點(diǎn)在于因?yàn)樽芳恿颂峁槠銫L 放電的功能。 但是,并行附帶外部電源使用XC9131電路時(shí),在PFM模式下并不能保證XC9131F正常工作。因當(dāng)其輸出電壓(VSET)低于VEXT時(shí),有P-溝道驅(qū)動(dòng)晶體管將處于導(dǎo)通‘ON’的風(fēng)險(xiǎn),將允許逆向電流從外部電源流入XC9131F。這個(gè)逆向電流會(huì)容易地?fù)p壞XC9131F。 在同樣條件下(PFM模式,VBAT< VSET < VEXT),XC9131H的P-溝道驅(qū)動(dòng)器將總是處于斷開(kāi)‘OFF’,這意味著將永遠(yuǎn)不會(huì)允許逆向電流通過(guò)IC的VOUT引腳流入IC。這種安全行為可保證XC9131H使用OR電路。
為什么不能把MODE引腳設(shè)定為‘High’?
通過(guò)把MODE引腳設(shè)定為‘High’,XC9131H將完全工作在同步整流PWM模式。在這種模式下,兩個(gè)集成場(chǎng)效應(yīng)管中的一個(gè)總是會(huì)導(dǎo)通。這就是不建議采用這種配置的原因。 實(shí)際上,當(dāng)VEXT 高于由XC9131H設(shè)定的輸出電壓(記住,稱后者為VSET),IC將盡可能地降低其占空比以至于輸出電壓能降低到與VSET相同的電壓值。
降低占空比意味著大多數(shù)時(shí)間把N-溝道晶體管調(diào)節(jié)到切斷‘OFF’,并且因?yàn)榫w管不能同時(shí)成為切斷‘OFF’,P-溝道晶體管將保持為‘ON’。其結(jié)果在于逆向電流能通過(guò)其VOUT引腳穿透XC9131H,通過(guò)P-溝道晶體管流入并損壞XC9131H的內(nèi)部電路。 為了回避這個(gè)問(wèn)題,把MODE引腳設(shè)定為‘Low’,使XC9131H工作于PWM/PFM模式,這樣兩個(gè)晶體管都能同時(shí)成為‘OFF’。那樣,能防止逆向電流通過(guò)VOUT引腳進(jìn)入XC9131H。 能用簡(jiǎn)單的文字來(lái)綜合這個(gè)狀態(tài),可以認(rèn)為,當(dāng)VSET比VEXT低,XC9131H 難以提供任何電流,所以負(fù)載電流小。
概括歸納如下: 當(dāng)MODE引腳處于低‘Low’,如果負(fù)載電流小,IC將工作于PFM模式。因?yàn)樘幱赑FM模式,并且因?yàn)?VSET < VEXT,P-溝道晶體管總是處于‘OFF’并且保護(hù)IC 不受逆向電流影響。 ? 當(dāng)MODE引腳處于高‘High’,如果負(fù)載電流小,IC將工作于PWM模式。在這個(gè)模式,如果IC在1.2MHz產(chǎn)生振蕩并且P-溝道驅(qū)動(dòng)晶體管經(jīng)常處于導(dǎo)通‘ON’,將有一些逆向電流從VOUT流入VBAT 。 ? 注意:當(dāng)然,當(dāng)負(fù)載電流增加時(shí),如XC9131H(其MODE引腳設(shè)定為‘Low’)從PFM轉(zhuǎn)換為PWM,逆向電流將不成為任何問(wèn)題。這是因?yàn)椋?dāng)轉(zhuǎn)換為PWM模式時(shí),XC9131H將工作于持續(xù)導(dǎo)通模式,所以逆向電流將不再出現(xiàn)。
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