用于ADSL2+芯片组的降压或升压变换电源

过去几年来，ADSL标准沿着ADSL、ADSL2、ADSL2+以及“Extended Reach ADSL2”逐步演进．数据传输率增加到24Mb／s，传输距离长达22000英尺。ADSL2标准规定的下行频段上至1．1MHz．而ADSL2+为2．2MHz，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138 kHz"2．2 MHz。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2．2 MI-Iz的AD-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138 kHz一2．2 MHz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。2．2 MHz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2．2 MHz。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。2．2 MHz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。3．3V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2．2 MHz．但每个变换器处于180%26;#176;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2．2MHz，但输入电容上的纹波频率为4．4MHz。CHl=SOURCE2，CH2=SOURCEl，CH3=输入电容上的纹波，CH4=CLKOUT。 图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2．2MHz，与变换器的开关频率相同。CHl=SYNC，CH2=SOURCEl，CH3=输出1上的纹波，CH4=CLKOUT。 MAX5072的输入电压范围为4．5 V"5．5 V或5．5 V"23 V。用于为ADSL芯片组供电的电压包括1．2 V，1．8 V，2．5 V和3.3V，另外还有为线驱动器供电的5 V或12V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。2．2 MHz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—MINWj为lOOns。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。2．2 MHz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100 ns。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0．35V值),fSW为变换器的开关频率，tON-MIN为100 ns。 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％，VD为0．35V。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1．1 MHz，变换器2工作在2．2 MHz。输入电容上的纹波频率将会是变换器2开关频率的1．5倍．并且纹波波形不对称。