用于ADSL2+芯片组的降压或升压变换电源

作者:XueShuWang.com    更新时间:2008-2-4 16:06:41

    过去几年来,ADSL标准沿着ADSL ADSL2ADSL2+以及“ExtendedReachADSL2”逐步演进.数据传输率增加到24Mbs,传输距离长达22000英尺。 ADSL2标准规定的下行频段上至11MHz.而ADSL2+22MHz,使较短电话线上的数据传输率显著提升。图l和图2给出了不同标准所覆盖的 带宽、数据速率和距离。当同一线束中传输多条ADSL业务时,ADSl2+也可用于降低串扰。  

    如图1所示,上行方向使用的频段为25kHz~138kHz,下行方向为 138kHz~22MHz。这一频谱被分割成几个载波频带,每个频带分配了一定的比特量。每个载波频带的比特量取决于信噪比(SNR)。电源的开关频率 对噪声基底有较大的影响,从而降低总比特率。在下行频带延伸至22MI-IzAD-S12+中,我们需要控制所有电源的开关频率及其谐波,使其避开 138kHz22MHz频带。纹波的幅度和频率会同样地影响每个载波波段所能承载的比特量。22MHz的电源开关频率有两个优点:(1)它的基波和谐波都在ADSl2+频谱之上;(2)较高的开关频率降低了输出纹波的峰一峰值,即便使用低成本的陶瓷电容或铝电解电容也没有问题。

    MAXS072针对ADSL2+的电源管理解决方案

    MAX5072专门设计用于ADSL2+制解调器的电源管理。其目标是提供一个简洁、低成本的变换器.运行在ADSL2+频带之上,并能通过廉价的AC适配器来供电。它是一个双输出型DC—DC变换器.内部 集成了高端N沟道功率MOSFET,每个变换器能工作在22MHz。如图3所示,为MAX5072双输出型降压变换器开关频在ADSL2+频率之上的电 路。22MHz的开关频率和高集成度为各类DSL应用(ADSL/VDSL)提供了一个最低成本、最高带宽的方案,图4电路为MAX5072双输出型降 压和升压变换器的输出电压在输入电压范围的中间,降压变换器1的输出为变换器2(升压)供电。33V为芯片组提供电源,12V为线驱动器提供电源。

    虽然单个变换器的输出纹波频率为22MHz.但每个变换器处于180°反相工作状态,使输入电容上的纹波频率加倍。这样一来减小了电容RMS电流和电容尺寸。图5给出了双路降压型变换器的开关输入纹波波形。单个变换器的开关频率 为22MHz,但输入电容上的纹波频率为44MHzCHl=SOURCE2CH2=SOURCElCH3=输入电容上的纹波,CH4= CLKOUT        

    6为双降压型变换器的开关输出纹波波形.输出电容上的纹波频率为22MHz,与变换器的开关频率相同。CHl=SYNCCH2=SOURCElCH3=输出1上的纹波,CH4=CLKOUT 

    MAX5072的输入电压范围为45V~55V55V~23V。用于 为ADSL芯片组供电的电压包括12V18V25V3.3V,另外还有为线驱动器供电的5V12V电压。MAX5072的两个变换器都可以 配置成降压或升压变换器。这使MAX5072能够用于各种可能的电压变换。当输入输出压差较大时,要求电路以非常低的占空比运行。22MHz开关频率下 的低占空比意味着非常短的最小可控导通时间。MAX5072的最小可控导通时间(tON—MINWjlOOns。用下面的公式可计算出对于给定的输出- 电压,在没有发生跳脉冲的情况下所允许的最大输人电压(VIN-MAX)

    当输入输出压差较大时,要求电路以非常低的占空比运行。22MHz开关频率下的低占空比意味着非常短的最小可控导通时间。MAX5072的最小可控导通时间(toN-MIN)约为100ns。对于降压 变换器和升压变换器,用公式(1)(2)可分别计算出对于给定的输出电压,在没有发生跳脉冲的情况下所允许的最大输入电压(VIN-MAX) 

    其中VD是肖特基整流管的正向压降f典型035V),fSW为变换器的开关频率,tON-MIN100ns

    同样,最大占空比限制(DMAX)影响着对于给定的输出电压,所允许的最小输入电压。用公式(3)可计算出为了获得要求的输出电压VOUT,降压转换器所需的最小输入电压(VIN-MIN)   

    其中,DMAX至少为84%,VD035V。升压变换器所允许的最小输入电压取决于输出电压、峰值电流和电感值。

    为了缓解最小导通时间问题或限制开关损耗.可以降低开关频率。但两个工作在反相状态的变换器频率不可能不同。同时,如果没有精心选择单个变换器的工作频率,将可能出现拍频。为了避免最小导通时间问题和功率消 耗问题,MAX5072提供了一个频率选择(FSELl)管脚。FSELl接地时变换器1的开关频率减小到变换器2开关频率的一半。或内部振荡器频率的四 分之一。在这种情况下.变换器l工作在11MHz,变换器2工作在22MHz。输入电容上的纹波频率将会是变换器2开关频率的15倍.并且纹波波形不对称。

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