14-28V至12V-3.5a1mhz直流至直流降壓變換器設(shè)計(jì)

直流-直流轉(zhuǎn)換器是最常用的電路之一,特別是在電源應(yīng)用中。三種主要類(lèi)型的非孤立的DC-DC轉(zhuǎn)換器是巴克,提升,和巴克-上升。有時(shí),巴克變換器也被稱(chēng)為降壓轉(zhuǎn)換器,而升壓轉(zhuǎn)換器也被稱(chēng)為升壓轉(zhuǎn)換器。巴克變換器在增加輸出電流的同時(shí)降低輸入電壓.

在本文中,我使用先進(jìn)的TP54332SOI-8芯片(德克薩斯儀器)設(shè)計(jì)了一個(gè)12V-3.5a非同步巴克轉(zhuǎn)換電路。輸入電壓可以在14伏到28伏之間變化,而輸出電壓固定在12伏。由于控制器的集成MOSFET(80毫歐姆)的低RDS(上),該電路可以連續(xù)交付高達(dá)3.5a。轉(zhuǎn)換器的高開(kāi)關(guān)頻率(1MHZ)允許我們使用一個(gè)小電感,但多重?PCB 應(yīng)遵循設(shè)計(jì)規(guī)則,以保證電路的穩(wěn)定運(yùn)行.

電路分析

圖1顯示了示意圖。電路的核心是tps54332dda芯片 1 .數(shù)據(jù)表顯示:"TP-54332是一個(gè)28V,3.5A的降壓(BKK)轉(zhuǎn)換器,帶有一個(gè)集成的高端,N通道MOSFET。為了提高線路和負(fù)載暫態(tài)的性能,該設(shè)備實(shí)現(xiàn)了恒頻電流模式控制,降低了輸出電容,簡(jiǎn)化了外部頻率補(bǔ)償設(shè)計(jì)。TPS54332有1兆赫的預(yù)置開(kāi)關(guān)頻率。

圖1:14-28V至12V-3.5a直流至直流下位轉(zhuǎn)換器示意圖

TPS54332需要最低輸入電壓為3.5伏才能正常工作.該恩平有一個(gè)內(nèi)部拉升電流源,可用于調(diào)整輸入電壓過(guò)電壓鎖定(UVLO)與兩個(gè)外部電阻。此外,當(dāng)EN針漂浮在設(shè)備上運(yùn)行時(shí),拉起電流提供了一個(gè)默認(rèn)條件。正常情況下,在不切換和沒(méi)有負(fù)載的情況下,操作電流為82歐姆A。當(dāng)設(shè)備被禁用時(shí),供應(yīng)電流通常是1倍的.集成的80M型高側(cè)MOSFET允許高效率電源設(shè)計(jì),連續(xù)輸出電流高達(dá)3.5A。

TPS54332集成引導(dǎo)充電二極管,減少了外部分量計(jì)數(shù)。集成的高側(cè)MOSFET的偏壓是由啟動(dòng)到PH針上的外部電容器提供的。UVLO電路監(jiān)控啟動(dòng)電容器電壓,當(dāng)電壓降至一般為2.1V的預(yù)設(shè)閾值以下時(shí),將把高側(cè)MOSFET關(guān)閉。輸出電壓可降至與基準(zhǔn)電壓相同的低.通過(guò)添加一個(gè)外部電容器,TPS54332的慢啟動(dòng)時(shí)間可以調(diào)整,這使靈活的輸出濾波器選擇。

為了提高在輕負(fù)荷條件下的效率,當(dāng)峰值電感電流降至160MA以下時(shí),TPS54332通常會(huì)進(jìn)入一個(gè)特殊的脈沖剪切生態(tài)模式。在啟動(dòng)和超電流條件下,頻率折回降低了開(kāi)關(guān)頻率,以幫助控制電感電流。熱關(guān)閉在故障條件下提供額外的保護(hù)."

C5和C6穩(wěn)定(特別是在涌流抽動(dòng)時(shí))轉(zhuǎn)換器,減少輸入噪聲。R2和R3的分壓器確保電壓水平保持在1.4和6V之間,以保證控制器保持在輸入電壓范圍內(nèi)?？梢宰孍N針浮動(dòng),但這是不推薦的,特別是考慮使用UVLO功能時(shí)。

R4和C7是慢啟動(dòng)(軟啟動(dòng))組件,但C7的值不應(yīng)高于27NF。C1是100nf引導(dǎo)電容器。D1、L1、C2、C3和C2是穩(wěn)定輸出電壓和電流的巴克轉(zhuǎn)換器組件。R1和R5是定義輸出電壓水平的反饋電阻,但是,你可以使用下列公式重新計(jì)算值并使用你想要的電阻,其中R6、C8和C9是誤差放大器組件:

PCB布局

圖2顯示電路板的布局。這是一個(gè)兩層的電路板,底層只分配給地面。

圖2:14-28V至12V-3.5a直流至直流下位轉(zhuǎn)換器的PCB布局

PC布局是高頻和高電流設(shè)計(jì)中最重要的因素。圖2應(yīng)該給你一個(gè)提示,說(shuō)明如何使用功率平面而不是軌道連接高電流的PCB網(wǎng)。另外,電力飛機(jī)的任何循環(huán)或任何軌道都必須避免.在巴克轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中,D1二極管和C6必須盡可能靠近控制器。同樣,C2應(yīng)該盡可能靠近電感器。

正確的接地是另一個(gè)改變游戲的設(shè)計(jì)點(diǎn)。底層幾乎是一個(gè)實(shí)心的銅平面(藍(lán)色),被分配到地面,以減小地面路徑的長(zhǎng)度和阻抗。頂層(紅色)的空白區(qū)域也被地面覆蓋,但星地面布局(無(wú)地面循環(huán))規(guī)則被遵循。該技術(shù)保證了輸出時(shí)的低EMI(發(fā)射)和低噪音。

我設(shè)置了一些通道,以進(jìn)一步減小地面道路的環(huán)路尺寸和阻抗?？刂破飨旅娴耐ǖ栏?因?yàn)樾酒旅娴碾娏骱芨?而且它們也有助于通過(guò)銅層消散熱量。圖3顯示了硬件的裝配圖。

圖3:裝配圖,14-28V至12V-3.5a直流至直流下步式轉(zhuǎn)換器