降壓型直流開關(guān)穩(wěn)壓電源

1、降壓型直流開關(guān)穩(wěn)壓電源（A題）學(xué)校：東北石油大學(xué) 參賽選手：盧鑫坡曲記鋒宋忠民 指導(dǎo)教師：張明摘要:本系統(tǒng)以TI公司的LM5117及CSD18532KCS場(chǎng)效應(yīng)管為核心，設(shè)計(jì)制作了該降壓型開關(guān) 直流穩(wěn)壓電源。額定輸出電壓為5V,輸出電流最大值為3A。該系統(tǒng)前端是以LM5117為核心 構(gòu)成的DC-DC直流轉(zhuǎn)直流降壓電路，從而確定所需的PWM調(diào)制方式，經(jīng)過幾級(jí)濾波最終去除 紋波，完成了總體電路的設(shè)計(jì)。該作品很好地滿足了競賽題目要求。關(guān)鍵詞：開關(guān)電源 LM5117 CSD18532KCS場(chǎng)效應(yīng)管.設(shè)計(jì)任務(wù)基本要求（1）額定輸入電壓下，輸出電壓偏差：|AUo| = |5VUo|MlOOmV；（2）額定

2、輸入電壓下，最大輸出電流：70 3A；（3）輸出噪聲紋波電壓峰峰值:l/0PP SOmV（/IN = 16V,卜=Zomax ）；/o從滿載bn冰變到輕載0.2/omax時(shí)，負(fù)載調(diào)整率：St = -lx 100% O.59uf,根據(jù)實(shí)際情況我們選擇卬九VIN的濾波器Rv/八 CvjnVIN上的R-C濾波器是可選的。濾波器有助于防止注入到VIN引腳的高頻開關(guān)噪聲引起的故 障。本次設(shè)計(jì)中，金川采用了047jif陶瓷電容器。即小選定為3.9Q。軟啟動(dòng)電容CssSS引腳的電容(C)決定軟啟動(dòng)時(shí)間(tss)，它是達(dá)到最終穩(wěn)壓值的輸出電壓持續(xù)時(shí)間。O.lp F X 0.8V10p A(4.10.1)所以該

3、軟啟動(dòng)時(shí)間為8 ms, CSS選擇的值為0.1 1iFo輸出分壓器Rfb2和RfBlRfbi和RFB2設(shè)置輸出電壓電平。這些電阻的比值計(jì)算公式為:RfB2 VOUT Rcomp和dr可配置誤差放大器增益和相位特性，以產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電壓環(huán)路。為了確定具體值，我們通過四個(gè)步驟進(jìn)行展開計(jì)算。第一步：選擇fcROSS通過選擇十分之一的開關(guān)頻率，fcRoss可確定為23kHz。第二步：確定所需的R8Mp已知fcROSS，R8Mp可計(jì)算如下:Rcomp = 2n x Rs x As x Cout x Rfb2 x Across (4.12.1) 計(jì)算得 Rcomp =27.5。第三步：確定C8Mp以消除負(fù)

4、載極點(diǎn)已知R8Mp 9 C8Mp可計(jì)算如下:RlOAD XCoutC8Mp = Re. F(4.12.2)計(jì)算得C8Mp =25 nf第四步：確定Chf，以消除ESR零點(diǎn)己知己知Rcomp和Ccomp，Chf可計(jì)算如下： Resr x COut x C8Mp oChf = (4.12.3)Rcomp x Ccomp 一 Resr x Cout計(jì)算得Chf=189 pf在以上理論計(jì)算基礎(chǔ)上實(shí)際選掙Cqomp =22.00nf,R，coMP =24KC, CHp=220pfo.電路設(shè)計(jì)及器件選擇DC DC實(shí)現(xiàn)電路利用如圖31所示電路實(shí)現(xiàn)DCDC高壓直流轉(zhuǎn)低壓直流的功能，該圖為一個(gè)直流穩(wěn)壓源 的原理

5、圖，這個(gè)恒壓穩(wěn)壓器是利用反饋輸入電流監(jiān)視功能，LM5117可以配置成一個(gè)恒流穩(wěn) 壓器。取口 VOUT至AGND的VCCDIS引腳的分壓信號(hào)可用來防止輸出過壓。當(dāng)VCCDIS 引腳電壓高于VCCDIS閾值時(shí)，控制器關(guān)閉VCC穩(wěn)壓器，VCC引腳電壓下降。當(dāng)VCC引腳 電壓低于VCCUV閾值時(shí)，HO和LO輸出停止切換c由于VCC所需的時(shí)間延遲衰減到VCC UV閾值以下，過壓保護(hù)在斷續(xù)模式下運(yùn)行。圖5-15.2系統(tǒng)原理見附錄1。.作品測(cè)試及結(jié)果分析測(cè)試方案及測(cè)試條件測(cè)試中我們采用了 TDGC-2接觸調(diào)壓器（0.5KVA）、KENWOOD CS-4125示波器、FLUKE 15B萬用表、以及可調(diào)數(shù)顯式電

6、子負(fù)載進(jìn)行調(diào)試，通過改變電流源輸入電壓，通過萬用表測(cè) 出多組數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。測(cè)試結(jié)果見下表。測(cè)試結(jié)果及其完整性（1）一定范圍輸入電壓下，輸出電壓：表1次數(shù)123456789U1N12.1V12.7V13.6V14.0V15.6V17.6V18.0V19.5V20.0VU()UT5.040V5.041V5.040V5.043V5.041V5.040V5.042V5.039V5.043V|AUo|0.040V0.041V0.040V0.043V0.041V0.040V0.042V0.039V0.043V（2） 一定范圍輸入電壓下，輸出最大電流:表2次數(shù)123456789UlN12.1V12.

7、7V13.6V14.0V15.6V17.6V18.0V19.5V20.0V【OUT3.10A3.09A3.11A3.12A3.10A3.08A3.10A3.11A3.00A測(cè)試結(jié)果及分析表3 U。h(MAX)U（opp）*s.7均值0.21V3,.09A48.57niV0.42%0.48%86.12%方差最大值0.43V3.12A49.00mV最小值0.39V3.00A48.20111V總結(jié)本作品在各項(xiàng)指標(biāo)上均滿足題目要求，能夠?qū)?6V輸入直流電壓整形成滿足要求的5V直 流電壓，電路簡潔實(shí)用。本設(shè)計(jì)的降壓核心為LM5117芯片，采用多級(jí)濾波的方法濾除紋波, 使得任何時(shí)刻的紋波達(dá)到了題目要求，有效提高了電源輸出電壓的質(zhì)量。由于整體系統(tǒng)架構(gòu) 設(shè)計(jì)合理，功能電路實(shí)現(xiàn)較好，系統(tǒng)性優(yōu)良穩(wěn)定，故達(dá)到了題目要求的指標(biāo)。在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的 過程中充分利用了 LM5117的內(nèi)部電路優(yōu)勢(shì)，簡化了電路的設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)的效率和系統(tǒng)的 可靠性。參考文獻(xiàn)1丁茂生，王剛，趙建倉