全陶瓷电容设计的降压/反相型3A、±5V电源
这里提供的1MHz、全陶瓷电容设计方案采用 MAX8538 双同步buck控制器提供+5V和-5V电源，并具有软启动、软关断功能。控制器配置为同步buck转换，提供+5V @ 3A输出，第二个buck控制器配置为反激转换，通过1:1变压器提供-5V @ 3A输出。
增益为-1/2的运算放大器 MAX4400 控制负电压输出。MAX8538的内部5V VL线性稳压器为运算放大器提供偏置。增益为-1/2的运算放大器输出限定在此范围内，并在误差放大器的共模限制范围内。
Buck转换器控制增益为：VOUT/VIN = 占空比。1:1反激转换器控制增益为：VOUT/VIN = 占空比/(1 - 占空比)，随着占空比的增大而增大。对于1:1反激转换器，占空比 = VOUT/(VIN + VOUT) = 5V/(10.8V + 5V) = 0.317。这样，附加控制增益 = 1/(1 - 0.317) = 1.464。附加控制增益是影响3类补偿网络设计的一个因素，使单位增益频率降低了1.464倍。运算放大放反相增益通过调节R23补偿，不会影响补偿网络的其它电路。
图1.
详情介绍
这里提供的1MHz、全陶瓷电容设计方案采用 MAX8538 双同步buck控制器提供+5V和-5V电源，并具有软启动、软关断功能。控制器配置为同步buck转换，提供+5V @ 3A输出，第二个buck控制器配置为反激转换，通过1:1变压器提供-5V @ 3A输出。
增益为-1/2的运算放大器 MAX4400 控制负电压输出。MAX8538的内部5V VL线性稳压器为运算放大器提供偏置。增益为-1/2的运算放大器输出限定在此范围内，并在误差放大器的共模限制范围内。
Buck转换器控制增益为：VOUT/VIN = 占空比。1:1反激转换器控制增益为：VOUT/VIN = 占空比/(1 - 占空比)，随着占空比的增大而增大。对于1:1反激转换器，占空比 = VOUT/(VIN + VOUT) = 5V/(10.8V + 5V) = 0.317。这样，附加控制增益 = 1/(1 - 0.317) = 1.464。附加控制增益是影响3类补偿网络设计的一个因素，使单位增益频率降低了1.464倍。运算放大放反相增益通过调节R23补偿，不会影响补偿网络的其它电路。
图1.
表1.
| VIN | IIN | V1 | I1 | V2 | I2 | Efficiency |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 12.00 | 0.044 | 5.083 | 0 | -5.043 | 0 | |
| 10.77 | 3.41 | 5.078 | 3 | -5.038 | 3 | 0.826 |
| 12.00 | 3.06 | 5.080 | 3 | -5.040 | 3 | 0.827 |
| 13.23 | 2.79 | 5.080 | 3 | -5.040 | 3 | 0.823 |
| 20mVP-P ripple in 20MHz BW | 25mVP-P ripple in 20MHz BW |
表2. 物料清单
10.8V至13.2V输入，-5V ＠ 3A、5V ＠ 3A输出
| Designation | QTY | Description |
|---|---|---|
| C2, C4 | 3 | 10µF 16V X5R ceramic capacitor (1210) Taiyo Yuden EMK325BJ106MN |
| C5, C6, C7, C10, C41 | 5 | 0.1µF ceramic capacitor (0603) |
| C12, C30 | 7 | 100µF 6V Y5U ceramic capacitor (1210) Taiyo Yuden JMK325E107MM |
| C13 | 1 | 4.7µF 6V X5R ceramic capacitor (0805) Taiyo Yuden JMK212BJ475MG |
| C14 | 1 | 1µF 25V X5R ceramic capacitor (1206) Taiyo Yuden TMK316BJ105ML |
| C15 | 1 | 1µF 6V X5R ceramic capacitor (0603) Taiyo Yuden JMK107BJ105MA |
| C17 | 1 | 3.3nF ceramic capacitor (0603) |
| C18, C20 | 2 | 5pF ceramic capacitor (0603) |
| C19 | 1 | 560pF ceramic capacitor (0603) |
| C21 | 1 | 1.5nF ceramic capacitor (0603) |
| C22 | 1 | 220pF ceramic capacitor (0603) |
| C23, C24 | 2 | 33nF ceramic capacitor (0603) |
| C40 | 1 | 680pF ceramic capacitor (0603) |
| C42 | 1 | 1.2nF ceramic capacitor (0603) |
| C43 | 1 | 470pF ceramic capacitor (0603) |
| D1, D2 | 2 | 100mA 30V Schottky diode (SOD-323) Central Semi CMDSH-3 |
| D3 | 1 | 5A 40V Schottky diode Central Semi CMSH5-40 |
| L1 | 1 | 2.2µH 10A Power Inductor Delta THA104-2R2 |
| L2 | 1 | 2.2µH 14.4A Dual Power Inductor Pulse P0395 |
| N1, N5, N9 | 3 | 30V 13mΩ N-ch MOSFET (SO-8) International Rectifier IRF7821 |
| N3, N7 | 2 | 30V 30mΩ N-ch MOSFET (SO-8) Fairchild FDS6612A |
| R2 | 1 | 511Ω 1% resistor (0603) |
| R3 | 1 | 681Ω 1% resistor (0603) |
| R7 | 1 | 2.2Ω 5% resistor (0603) |
| R8 | 1 | 4.7Ω 5% resistor (0603) |
| R9, R24 | 2 | 20.0kΩ 1% resistor (0603) |
| R10, R15 | 2 | 53.6kΩ 1% resistor (0603) |
| R11 | 1 | 51kΩ 5% resistor (0603) |
| R12 | 1 | 1.5kΩ 5% resistor (0603) |
| R13 | 1 | 4.3kΩ 5% resistor (0603) |
| R14 | 1 | 43kΩ 5% resistor (0603) |
| R16, R25 | 2 | 10.0kΩ 1% resistor (0603) |
| R22 | 1 | 5.1Ω 0.125W 5% resistor (1206) |
| R23 | 1 | 24.9kΩ 1% resistor (0603) |
| R26 | 1 | 3.3Ω 0.25W 5% resistor (1210) |
| R27 | 1 | 18Ω 5% resistor (0603) |
| R28 | 1 | 33Ω 5% resistor (0603) |
| R29 | 1 | 10.0kΩ 1% resistor (0603) |
| R30 | 1 | 1.50kΩ 1% resistor (0603) |
| R31 | 1 | 100kΩ 1% resistor (0603) |
| U1 | 1 | MAX8538EEI (28 QSOP) |
| U2 | 1 | MAX4400AXK (5 SC70) |
| U3 | 1 | MAX837EUS (4 SOT143) |