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电源的设计 - 常用芯片方案收集

芯片方案拓扑输入电压输出电压输出电流工作频率效率(最高)价格
SX1308DC/DC(Boost)2-24 V最高 28 V2 A1.2 MHz97%¥ 0.57
TPS54531DC/DC(Buck)3.5-28 V最低 0.8 V5 A570 kHz92%¥ 3.80
XL6019TODO
MP2225TODO

SX1308#

项目地址:https://github.com/linyuxuanlin/Modularity_of_Functional_Circuit/tree/master/Power/SX1308

  • 原理:DC/DC(Boost)
  • 输入电压:2-24 V
  • 输出电压: 最高 28 V
  • 输出电流: 2 A
  • 工作频率: 1.2 MHz
  • 效率:最高 97%
  • 价格:¥ 0.57
  • 特性
    • 内置软启动
    • 输入欠压锁定
    • 轻载时自动切换至 PFM 模式
    • 电流限制
    • 过热保护

引脚定义#

参考设计#

参数调节#

(更详细的参数请参考数据手册)

输出电压调节#

通过调整反馈分压电阻 R1R_1R2R_2 来设置输出电压(反馈电压 VREF=0.6VV_{REF}=0.6 V):

VOUT=VREF×(1+R1R2)V_{OUT}=V_{REF}\times(1+\frac{R_1}{R_2})

一般来说,R2R_2 选取 10 kΩ,则 VOUTV_{OUT}R1R_1 对应关系如下:

VOUTV_{OUT}R1R_1
5 V73.2 kΩ
10 V158 kΩ
12 V191 kΩ
15 V240 kΩ
20 V324 kΩ

使能引脚#

EN 为使能脚,大于 1.5 V 时启动,小于 0.4 V 时关闭,请勿悬空此引脚。

PCB 布局参考#

  • 输入电容电源靠近 IC 电源引脚放置。
  • 输入输出电容靠近 IC 的 GND,以减小电流环路面积。
  • 加宽、缩短 VIN,SW 和 VOUT 的走线,以通过较大的交流电流。
  • 缩小芯片 SW 脚处铜皮,预防因交变电压引起的 EMI。
  • 缩短 FB 走线以防噪声干扰,反馈电阻要靠近芯片放置,R2 的 GND 应尽量靠近 IC 的 GND 引脚放置,且 VOUT 到 R1 的布线应该远离电感和开关节点。

踩坑总结#

  • 中文数据手册中的参考原理图,15 pF 的 NP0 电容估计画错了,应该是接地的滤波电容(也可以不加)。如果不去掉的话,带不了大负载。
  • 此电路受 PCB 布局的影响很大,SW 脚处引出的铜皮不能多,否则会有寄生电容。其他应严格按照上文的布局参考。
  • 实测负载最大输出电流 800 mA 左右,能基本保持输出电压稳定(输出 11.6 V)。
  • EN 引脚不能悬空,必须上拉(开启 Boost)或下拉(关闭),否则将会以原电压输出。

TPS54531#

项目地址:https://github.com/linyuxuanlin/Modularity_of_Functional_Circuit/tree/master/Power/TPS54531

  • 原理:DC/DC(Buck)
  • 输入电压:3.5-28 V
  • 输出电压: 最低 0.8 V
  • 输出电流: 5 A
  • 工作频率: 570 kHz
  • 效率:最高 92%
  • 价格:¥ 3.80
  • 特性
    • 轻负载时脉冲跳跃 Eco-mode 功能
    • 可调慢启动可限制涌入电流
    • 可编程欠压闭锁(UVLO)阈值
    • 过压瞬态保护
    • 逐周期电流限制、频率折返和热关断保护

引脚定义#

参考设计#

参数调节#

(更详细的参数请参考数据手册)

输出电压调节#

通过调整反馈分压电阻 R5R_5R6R_6 来设置输出电压(反馈电压 VREF=0.8VV_{REF}=0.8 V):

VOUT=VREF×[R5R6+1]V_{OUT}=V_{REF}\times[\frac{R5}{R6}+1]

R5R_5 大约取值 10 kΩ,在参考设计中,我们需要输出 4.96 V,所以取 R5R_5 = 10.2 kΩ,R6R_6 = 1.96 kΩ。

使能引脚#

EN 引脚低于 1.25 V 失能,浮空以使能。这里使用两个电阻进行欠压锁定。

Eco-mode 节能模式#

当电感器的峰值电流低于 160 mA 时,芯片进入节能模式,关闭输出。

热关机#

当芯片温度超过 165℃ 时,芯片停止运行;当低于 165℃ 时重新启动。

PCB 布局参考#

踩坑总结#

  • 续流二极管和电感的电流应该大于输出电流。
  • 芯片背面需裸铜上锡用于散热。
  • 布局应按照 Buck 电流流向。
  • 成品板可输出 5 A 电流,但长跑 3 A 以上需要另加散热。功率器件如二极管和电感会发烫。

文章作者:Power Lin
原文地址:https://wiki-power.com
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