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【电源篇】降压电路(DCDC,非隔离)


1、降压拓扑如上图,要想掌握降压电路,必须深刻理解拓扑结构,几乎所有降压DC to DC 都是基于此拓扑结构。
2、环路一,开关导通时的电流路径;环路二,开关闭合时的电流路径。闭合环路,变化的电流产生磁场,为了降低EMC,设计PCB 时,环路设计应该尽量小,同时,不要干扰了模拟电路,比如反馈回路、增益补偿、使能部分等。
3、为了降低功耗,功率电感应该选取低DCR 的,饱和电流为平均电流的4/3(经验值);续流二极管D 选取肖特基二极管,或选择同步降压IC(集成了续流二极管)。
4、为了降低输出纹波,电感值、电容值需要选择合适的值,一般datasheet 有推荐, 电感值越大,相对纹波越小,同时,由于电感阻碍电流变化,导致响应负载的速度变慢;电容一般选用铝电解电容与陶瓷电容(低ESR)的组合,高度有限制或对成本不敏感时,可以选择钽电容,钽电容温度特性好,低ESR,寿命长,但成本高,耐压差(耐压最好选择大于2 倍的输出电压);
5、为了降低EMC,环路设计尽量小,输入部分可以增加π型滤波器磁珠,电感部分可以增加RC 高频吸收器;
6、根据需要,输入部分需要增加TVS 抗浪涌,防反接保护电路,如果输入电容很大,避免上电时充电电流过大,可以考虑增加PTC电阻。
二、选型
1、选型依据:输入与输出电压,平均电流,最大电流,封装,成本等;
2、品牌很多,像ti、MPS、南京微盟、UTC 等,可以上立创商城查找。
3、本人比较喜欢用MPS 的,性价比不错,项目实战主要以MPS 的MP2451 与MP1584 为例,其它型号,设计方法大同小异。
三、项目实战
1、原理图设计
说明:MP2451 降压电路,最大输出600mA。
说明:MP1584 降压电路,最大输出3A。
部分设计说明:
1、输入部分增加TVS,防浪涌;
2、输入部分增加了防反接肖特基二极管,防止电源反接烧IC,如果输入电流大的话,可以使用PMOS 管做防反接设计;
2、PCB 设计
部分设计说明:
1、开关环路尽量小,稳定环路,降低EMC;
2、模拟器件尽量靠近IC,同时避免开关环路的干扰;
3、FB 取样点在输出滤波电容上,提供环路稳定性;
3、调试
1、确保焊接无误,上电之前,可以用万用表测量输入与输出部分对地的阻抗,防止短路,或取样电阻焊接错误;
2、上电前,直流电源限流保护;
3、万用表测试输出电压是否正常,如果不正常,检测器件焊接;
4、示波器测开关波形,与datasheet 参照,确保开关波形正常;
5、输出短路,输入反接等保护测试;
6、老化测试。
四、小结
降压DCDC 是电路设计最常用的电路之一,需要我们深入的理解拓扑结构,设计要点,设计原理图与PCB时,才能得心应手。降压DCDC 涉及的知识点很多,本文只是简要的介绍了下,仅仅起到抛砖引玉的作用,日后设计过程中,需要不断的总结经验,沟通交流,以达到真正的理解,灵活运用。

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