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电源篇 -- 降压DC to DC
JackMCU
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发表于2020-01-17 18:28:43 | 显示全部楼层
1# 电梯直达

等你好久了,感谢阅读本文,在接下来很长的一段时间里,我将陆续分享项目实战经验。从电源、单片机、晶体管、驱动电路、显示电路、有线通讯、无线通信、传感器、原理图设计、PCB设计、软件设计等,给新手综合学习的平台,给老司机交流的平台。所有文章来源于项目实战,全部属于原创,欢迎转发。 


一、拓步结构


 

 1、降压拓步如上图,要想掌握降压电路,必须深刻理解拓步结构,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滤波器。


二、选型

品牌很多,像TI、MPS、南京微盟等,可以上立创商城查找。

本人比较喜欢用MPS的,性价比较高,项目实战主要以MPS的为例,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DC to  DC是电路设计最常用的电路之一,需要我们深刻的理解拓步结构,设计要点,设计原理图与PCB时,得心应手。  

 降压DC to  DC涉及的知识点很多很多,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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如果你只做能力范围之内的事情,就永远没法进步。
一本道君
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发表于2020-01-23 16:16:20   |  显示全部楼层
7#
发表于2020-01-18 10:33:52  6# 内容有更新,更加详细了。

如果输入电流大的话,可以使用PMOS管做防反接设计;

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~


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