
开源协议
:GPL 3.0
描述
项目介绍:
均采用螺钉式端子作为输入输出端口;
允许最大输入电压为36V;
输出电压可调,范围为0.8V~33.48V。
(Dmax为最大占空比,最大占空比为93%)
芯片特性:
- 可输入电压范围为4~36V;
- 最大输出电流2A;
- 支持同步整流;
- 内部软启动,内部省电模式;
- 600Khz开关频率;
- 内置导通电阻分别为90mΩ/55mΩ的上/下功率MOSFET;
- 打嗝式过流保护;
- 过热保护。
电路说明:
输入电容的选择:本次设计使用2个10uF与1个100nF的X7R电容并联,以此作为输入电容。输入电容的选择在芯片数据手册第16页有提到,对于大多数应用来说,22uF的陶瓷电容作为输入电容足矣。在此基础上,基于芯片手册第19页的典型应用图,以确定输入电容的容值。且强烈推荐需要一个小封装的陶瓷电容(例如封装为0603,容值为100nF的陶瓷电容)来滤除开关噪声。必须要注意电容的耐压值。
电感的选择:电感值越大,则电感纹波电流越小。但电感值越大,电感的直流阻抗也就越大,会降低效率。本次设计使用的是10uH,直流阻抗为28mΩ的电感。关于电感的选择可以通过如下图公式来计算:
其中,△IL为电感电流纹波,电感电流纹波为负载电流的20%~40%区间,在此取中间值30%,即△IL=0.3ILOAD
在芯片手册第15页中对电感的选择进行了说明,对于绝大多数应用来说,1uH~10uH的电感值是足够的,电感饱和电流至少要大于最大负载电流的125%。即电感饱和电流至少要大于2.5A。芯片手册的电感选择部分中也提出:在100mA以下的轻负载时,可以选择一个更大的电感来改善效率问题。
输出电容的选择:本设计是采用两个22uF与一个100nF的X5R电容并联组成的输出电容。在芯片数据手册的16页中对于输入电容有提出:建议用X7R或者X5R的电容,因此本设计的输出电容采用X5R的电容。在此基础上,基于芯片手册第19页的典型应用图,以确定输出电容的容值。
输出电压的设定:本设计旨在设计一个可调输出电压的开关电源,因此采用最大阻值为20KΩ的3296W可调电阻。对于输出电压的设定公式,可查看如下图:
以下是芯片手册给出的典型例子,如下图所示:
如图可见,R1与RT值不变,只变R2的值。这是因为R1+RT的阻值可以改变环路带宽,当R1+RT的阻值越大,则带宽越低。带宽越高,则该开关电源在面对负载变化时的响应速度则越快,但过高的带宽,则很有可能会导致系统的稳定度下降。(本设计预留了一个0603封装的前馈电容,可根据实际应用来决定是否加上前馈电容)在芯片数据手册的第15页中提出:应将带宽限制在60Khz以下。因此数据手册将R1阻值设定为41.2KΩ,将RT阻值设定为51KΩ以限制带宽。而对于环路的带宽这一块内容,详情请查看B站:BV1Ug4y1S7ZN、BV1K94y1T7DV这两个视频。
而对于剩下的内容,如BST引脚、PG引脚等,详情可见芯片手册第19页的典型应用。
本设计中的电容或电感等取值参考了芯片手册第19页的典型应用图,Layout参考了芯片手册第17页的图。
Layout注意:
放置输入电容需尽可能靠近IN与GND引脚,让IN引脚与输入电容的连接尽量的短与宽;
去耦电容要尽量靠近VCC管脚摆放;
反馈回路的布线要尽量远离电感以及BST回路;
电感以及BST回路不要打过孔,以免将开关噪声带入到其它层。
最后,由于本人能力有限,本人欢迎大伙对物料选型和Layout进行改进亦或是发表自己的意见。
结尾吐槽:封面那张图是我在学校有天不小心熬夜通宵了,看到初升的太阳,感觉还怪好看咧,就拍下来作为本次彩色丝印的图片。原本我想打印的图不是这个的。
初升东曦原图:
这是我原本想要丝印的图:
设计图

BOM


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