基于LM25085的Buck电路

栾晓腾++李敏

摘 要：LM25085是一个高效率的PFET开关稳压器控制器，可以用来快速和容易地开发出小型、高效率的降压调节器。这种高电压控制器包含一个PFET的栅极驱动器和高电压偏置稳压器，工作在4.5V宽至42V的输入范围，并且占空比可以达到100%。文章主要介绍了芯片的引脚功能，过流监测，频率计算等功能，并进行参数选择和成版调试。

关键词：LM25085；宽输入范围；大占空比

引言

LM25085是一个汽车级的产品，应用温度可达（-40℃-125℃），其输入电压范围很广，并且不需要环路补偿因此具有超快的瞬态响应，其工作模式为恒定导通时间工作状态[1]，工作频率最大可达到1MHz，输出电压从1.25V开始可调，具有内部的软启动计时器；其检测输出电流的方法有两种，一是通过检测MOSFET的导通电阻或者是通过检测串联在电路中的很小电阻的导通压降来进行过流判断[2]。

本文所设计的电路输入电压最低为28V，最高为28.5V，输出电压要求稳定在27.6V对蓄电池进行充电，占空比最大可达到98.6%。由于本文设定条件降压幅度很小，所以如果用N型MOS管，其正向导通压降就会有可能导致其无法降压0.4V，而且大多数的N型MOS管控制芯片都有最大占空比限制，故而不能达到100%[3-4]。因此本文选择P型MOS管控制芯片LM25085，选择的MOS管型号为IRF4906。

1.1 管脚功能介绍

芯片详细内部框图在参考文献[1]中给出，在此主要介绍各引脚：

1脚，ADJ：电流限制调节管脚，电流限制阈值由从VIN到ADJ的一个外部电阻器中设置，这个电阻可以外接一个小电阻也可以通过MOS管的导通电阻。

2脚，RT：导通时间控制和关机，VIN到RT的外部电阻设置降压开关导通时间和开关频率。 将此引脚接地会关闭控制器。

3脚，FB：电压反馈稳压输出，输入到调节和过电压比较器。调节电平为1.25V。

4脚，GND：电路接地，所有内部电路的接地参考。

5脚，ISEN：用于电流限制检测的电流检测输入，使用RDS（ON）检测电流时，连接到PFET漏极。使用电流检测电阻时，连接到PFET源极和检测电阻。

6脚，PGATE：栅极驱动器输出，连接到外部PFET的栅极。

7脚，VCC：栅极驱动器偏置稳压器的输出，负电压稳压器的输出（相对于VIN）偏置PFET栅极驱动器。

8脚，VIN：输入电源电压，工作输入范围为4.5V至42V。

1.2 參数选型计算

导通时间计算： ，求得RT=1.43MΩ；

工作频率计算：

求得工作频率为120KHz；

限流阈值：LM25085限流通过检测Q1的RDS（ON）或在主回路的检测电阻上面的压降，并将其与电阻器RADJ上的电压进行比较。当使用检测电阻时，电流限制功能在温度上更准确和稳定，MOSFET的RDS（ON）具有宽的工艺变化和大的温度系数，因此本文采用检测电阻。计算公式为： 。选择Rsen=10mΩ，Radj=2.4KΩ。

输出滤波电感：纹波电流为电感电流斜坡的峰峰值，在设计中电感的选择应保证纹波电流小于规定值。一般规定要小于输出电流的20%，即？驻I=20%IO。此时滤波电感满足：

把电路参数代入上式得滤波电感L=4.5uH。

2 实验验证

以上为Buck电路的测试波形，从图中可看驱动与输出波形基本稳定，输出纹波很小效率在97%以上，满足了设计要求。

3 结束语

本文基于LM25085的控制芯片，进行了大占空比条件下的Buck电路的设计，首先对芯片的外围参数进行了理论计算，根据计算进行器件选型，然后绘制电路板并进行上电老化测试。测试结果表明设计过程参数选择基本合理，完成了设计要求。

参考文献

[1]TI. SLUS593D. AN-2157 Constant Current Constant Voltage Buck Converter With LM25085[S].TI application note，USA：Texas Instruments Incorporated，2013.

[2]TI.LM25085 42V Constant On-Time PFET Buck Switching Controller[S].TI application note，USA：Texas Instruments Incorporated，2008.

[3]Sanjaya Maniktala.精通开关电源设计[M].王志强，等译.第二版.北京：人民邮电出版社，2015：114-115.

[4]Pressman A I，Billings K，Morey T.开关电源设计[M].王志强，肖文勋，虞龙，等译.第三版.北京：电子工业出版社，2010：17-18.