確保打印頭電源動(dòng)態(tài)輸出電壓的參考設(shè)計(jì)

中心議題：
打印機(jī)電源管理的重要設(shè)計(jì)參數(shù)
為打印頭提供較大動(dòng)態(tài)范圍的供電電源
解決方案：
利用MAX15005電源控制器構(gòu)建SEPIC電路

摘要：本文給出了打印機(jī)電源管理的一些重要設(shè)計(jì)參數(shù)。所提供的參考設(shè)計(jì)給出了利用MAX15005電源控制器構(gòu)建SEPIC電路的解決方案，能夠?yàn)榇蛴☆^提供較大動(dòng)態(tài)范圍的供電電源。文中給出了電路原理圖、材料清單(BOM)、測(cè)試測(cè)量電路和結(jié)果。

引言
該參考設(shè)計(jì)能夠提供可調(diào)節(jié)的高壓輸出，用于打印頭供電。設(shè)計(jì)包括完整的原理圖、材料清單(BOM)、效率測(cè)量及測(cè)試結(jié)果。

打印機(jī)設(shè)計(jì)的基本考慮
打印機(jī)速度的提高使得打印頭消耗的功率增大，打印頭溫度提升。如果打印機(jī)溫度過高，墨跡將容易受到污染；如果溫度過低，墨跡又會(huì)變得模糊。因此，為了獲得較高的打印質(zhì)量，打印頭的熱管理非常關(guān)鍵。通常需要微控制器調(diào)節(jié)打印速度，保證工作溫度介于兩個(gè)溫度門限之間，而打印機(jī)馬達(dá)的速度是靠作用在馬達(dá)上的可變直流電壓調(diào)節(jié)的。

參考設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介
參考設(shè)計(jì)采用MAX15005電源控制器，能夠?yàn)榇蛴C(jī)馬達(dá)提供動(dòng)態(tài)變化的直流電壓(高達(dá)45V)。微控制器產(chǎn)生的PWM輸出經(jīng)過RC濾波后連接到MAX15005的SS引腳，通過改變PWM信號(hào)即可調(diào)節(jié)輸出電壓。打印機(jī)啟動(dòng)時(shí)，馬達(dá)需要較大的勵(lì)磁電流，MAX15005具有打嗝式保護(hù)，在此應(yīng)用中非常理想。MAX15005可以進(jìn)入打嗝模式，限制電源輸出以降低速率，從而保護(hù)所有電路元件。勵(lì)磁結(jié)束后，馬達(dá)將吸收常規(guī)工作電流，轉(zhuǎn)換器進(jìn)入正常工作模式。

規(guī)格和設(shè)計(jì)電路
參考設(shè)計(jì)滿足以下規(guī)格：
輸入電壓：32V至45V
輸出電壓：25V至45V (通過微控制器由外部調(diào)節(jié))
輸出電流：0至2A
輸出紋波：±0.5V
輸入紋波：±100mV
效率：> 93% (滿負(fù)荷時(shí))
開關(guān)頻率：400kHz
圖1所示電路滿足上述規(guī)格，該設(shè)計(jì)中，輸出電壓可能低于或高于輸入電壓，MAX15005配置為SEPIC架構(gòu)。

圖1. MAX15005A SEPIC轉(zhuǎn)換器原理圖，F(xiàn)SW = 400kHz

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表1列出了參考設(shè)計(jì)的材料清單(BOM)。
表1. 打印頭電源BOM

效率曲線
效率與負(fù)載電流的關(guān)系曲線如圖2和圖3所示，圖2和圖3的輸出電壓分別為：VOUT = 25V和VOUT = 45V。

圖3. 負(fù)載電流與轉(zhuǎn)換器效率，VOUT = 45V

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實(shí)驗(yàn)結(jié)果
不同輸入激勵(lì)時(shí)，轉(zhuǎn)換器輸出電壓與負(fù)載電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖所示。
測(cè)試條件：VIN = 45V和VOUT = 45V。

Ch1：輸出電壓；Ch2：輸入電壓；Ch3：MOSFET漏極電壓；Ch4：輸出電流

測(cè)試條件：VIN = 32V和VOUT = 45V。

Ch1：輸出電壓；Ch2：輸入電壓；Ch3：MOSFET柵極電壓；Ch4：輸出電流

測(cè)試條件：VIN = 45V和VOUT = 45V。

Ch1：輸出電壓；Ch2：輸入電壓；Ch3：MOSFET柵極電壓；Ch4：輸出電流。

測(cè)試條件：VIN = 45V和VOUT = 25V。

Ch1：輸出電壓；Ch2：輸入電壓；Ch3：MOSFET柵極電壓；Ch4：輸出電流