模拟DCDC电源芯片ASP3605S引脚功能及控制环路分析

1. 产品概述：

产品描述： ASP3605S 是国科安芯推出的一款高效的同步降压调节器，能够提供最大 5A 的输出电流。它支持 4V 至 15V 的输入电压范围，适用于电池供电设备、汽车电源系统等应用。

频率范围： 工作频率可以通过外接电阻调节，范围从 800kHz 到 4MHz，允许使用更小的元器件，提高效率。

多相操作： 支持最多 12 相并联工作，适用于更高电流需求的场合。

输出电压： 输出电压可调，具有±1%的精准度，参考电压为 0.6V。

电路原理图

2. 产品主要特点：

最高效率： 可达 94%。

电流控制模式： 提供优良的负载和线性调整率。

高频操作： 可使用小型电感和电容，节省空间。

过压保护（OVP）与欠压保护（UVLO）： 在异常条件下保护系统。

温度范围： 提供工业级（-40°C 至 85°C）、汽车级（-40°C 至 125°C）和航天级（-55°C 至 125°C）温度范围。

3. 引脚配置：

具有24个引脚，主要引脚功能如下

RT (Pin 1): 设置频率的引脚，可通过RT连接外部电阻（40k200k）来设置工作频率（800kHz4MHz）。

PHMODE (Pin 2): 相位控制输入引脚。

FB (Pin 4): 输出反馈电压。误差放大器的输入，用于将反馈电压与内部0.6V参考电压进行比较。该引脚通常连接到控制输出电压的电阻分压节点处。

TRACK/SS (Pin 5): 输出跟踪和软启动引脚，便于用户控制输出电压的上升时间。这个引脚上的电压低于0.6V时，FB引脚电压跟随TRACK引脚电压。该引脚电压在0.6V以上时，跟踪功能会停止。

RUN (Pin 7): 启动/停止控制引脚。

V****ON ** (Pin 9): ** 控制导通时间的电压输入引脚。

PGND (Pin 10, Pin 25): 电源地

SW (Pins 11 to 16): 连接到外部电感的开关节点引脚。

PV****IN ** (Pins 17, 18): ** 功率电源输入引脚。

SV****IN ** (Pin 19): ** 电源输入引脚。给内部输出3.3V的线性稳压器提供输入电压。

SGND (Pin 22) :接地引脚。

CLKOUT (Pin 23): 多相运行时的时钟输出信号引脚。

CLKIN (Pin 24): 相位检测器的外部同步输入引脚。

4. 主控制环路分析

ASP3605S是一款采用电流控制模式进行降压调节的芯片。内部的顶部功率MOSFET的导通时间由单触发定时器OST控制，以固定的时间间隔导通。在顶部功率MOSFET关闭后，底部功率MOSFET将会打开，并一直保持此种状态，直至电流比较器ICMP输出逻辑发生跳变，然后重新启动单触发定时器并开始下一个工作周期。误差放大器EA通过比较来自输出电压的反馈信号VFB与内部0.6V参考电压的反馈信号来调整COMP电压。如果负载电流增加，则会导致反馈电压VFB相对于内部参考电压下降。然后，COMP电压上升，直到平均电感电流匹配负载电流，COMP引脚电压稳定。

主控制环路原理图

当电流反转比较器检测到小负载电流的工作条件，将关闭顶部与底部的功率MOSFET,进入DCM工作模式，此时负载电流主要由输出电容提供，此时电感电流可降至零并变为负值，这种工作模式将持续到COMP电压上升至0.6V以上。将MODE引脚与INTVCC相接，系统将不会根据负载的大小来选择工作模式，而是强制进入CCM工作模式。

工作频率由RT引脚外接电阻的值决定，该电阻通过控制内部振荡器的电流控制系统的工作频率。如果CLKIN引脚上存在外部时钟信号，则内部锁相环将振荡器频率与外部时钟频率同步。另一个内部锁相环将内部振荡器的频率与开关频率进行同步，迫使功率MOSFET保持恒定的开启时间。

RUN引脚拉到地将关闭功率MOSFET及其大部分内部控制电路，迫使ASP3605S进入关闭状态。将RUN引脚置于0.7V以上时，仅打开内部基准，同时仍保持功率MOSFET关闭。当RUN引脚电压大于1.2V时，芯片开始工作。

内部低压差稳压器（LDO）负责产生3.3V电源，用于驱动和内部偏置电路的供电。INTVCC能够提供高达100mA的RMS电流，必须使用至少1µF的陶瓷电容器旁路到地。良好的旁路可以保证功率MOSFET栅极驱动电路输出大瞬态电流。高输入电压和高开关频率的应用需要LDO提供更高的功耗。

5. 保护和控制特性：

过压与欠压保护： 确保设备在规定的电压范围内安全工作。

电流限制： 防止输出电流超出安全范围，保护设备。

启用控制： 通过 RUN 引脚控制芯片的启动与关闭。

热关断： 当芯片结温超过 160°C 时，会自动关闭，直到温度降低。

6. 应用领域：

负载端电源： 适用于便携式仪器、分布式电力系统等。

电池供电设备： 如便携式电源设备。

汽车电源系统： 适用于汽车级应用，具有 AEC-Q100 认证。

7. 设计示例：

基于应用的输入电压、输出电压和输出电流要求，选择合适的 RT 电阻、输出电感（如0.33μH）和电容（如47μF）来实现所需的性能。

ASP3605S非常适合高效的DC-DC转换应用，在便携式电源、汽车电子以及工业系统中表现优异。合理的电路设计和元件选择可以最大化其性能，确保在各种负载条件下稳定运行。