基于MAX5060的帶無損電流檢測(cè)的大電流電源設(shè)計(jì)

摘要：本參考設(shè)計(jì)提供了一個(gè)利用MAX5060電流模式、降壓型電源控制器實(shí)現(xiàn)大電流應(yīng)用中的無損電流檢測(cè)設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)采用電感的等效串聯(lián)電阻(DCR)進(jìn)行電流檢測(cè)，可以省去檢流電阻的功耗。

概述

目前，大多數(shù)數(shù)據(jù)處理單元需要從電源消耗更大的電流，以滿足更高的處理速度。這些應(yīng)用中，無損電流檢測(cè)以及地電位偏差對(duì)于精確控制輸出電壓、輸出電流非常關(guān)鍵。

MAX5060 PWM降壓電源控制器利用平均電流模式控制技術(shù)跟蹤負(fù)載電流，器件采用差分檢測(cè)技術(shù)精確控制輸出電壓。本參考設(shè)計(jì)中利用電感的等效串聯(lián)電阻(DCR)檢測(cè)電流，省去了檢流電阻的功耗。

本參考設(shè)計(jì)提供了一個(gè)大電流(30A)電源設(shè)計(jì)方案，具有較高的系統(tǒng)效率和良好的負(fù)載調(diào)節(jié)，以下給出了完整的電路原理圖、材料清單(BOM)、效率測(cè)量及測(cè)試結(jié)果。

 

規(guī)格與設(shè)計(jì)步驟

參考設(shè)計(jì)能夠達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo)。
輸入電壓：12V ±10%
輸出電壓：1.5V
輸出電流：30A
輸出紋波：±15mV
輸入紋波：±250mV
效率：> 88%，負(fù)載為滿負(fù)荷的一半(15A)
開關(guān)頻率：275kHz
電路板外形尺寸：5cm × 3.3cm

參考設(shè)計(jì)原理圖如圖1所示，元件清單如表1所示，設(shè)計(jì)中MAX5060采用降壓配置。


詳細(xì)圖片(PDF, 100kB)
圖1. MAX5060降壓轉(zhuǎn)換器原理圖(FSW = 275kHz)

表1. 元件清單

效率曲線

圖2給出了參考設(shè)計(jì)的效率與負(fù)載電流的關(guān)系曲線，圖3給出了負(fù)載調(diào)節(jié)參數(shù)曲線。


圖2. 負(fù)載電流與轉(zhuǎn)換器效率的關(guān)系曲線，VIN = 12V。


圖3. 負(fù)載電流與轉(zhuǎn)換器輸出電壓的關(guān)系曲線，VIN = 12V。
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實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖4至圖7給出了不同輸入條件下，轉(zhuǎn)換器輸出電壓與負(fù)載電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線。


圖4. 轉(zhuǎn)換器波形，VIN = 12V、IOUT = 30A。
VIN = 12V、IOUT = 2 × 15A
Ch1：輸出電流(2倍)
Ch2：輸出電壓
Ch3：輸入電壓
Ch4：高邊MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)



圖5. 輸入和輸出紋波，VIN = 12V、IOUT = 30A。
VIN = 12V、IOUT = 2 × 15A
Ch2：輸出電壓紋波
Ch3：輸入電壓紋波



圖6. 電源瞬態(tài)響應(yīng)
VIN = 0至12V，IOUT = 2 × 15A
Ch2：輸出電壓
Ch3：輸入電壓



圖7. 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)
VIN = 12V、IOUT = 1A至7A
Ch1：輸出電流瞬變(1A至7A)
Ch2：輸出電壓紋波

針對(duì)該應(yīng)用開發(fā)的電路板如圖8所示。


圖8. MAX5060降壓參考電路板，四層板。