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初升东曦的DCDC模块

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简介

这是个基于MP9442芯片的开关电源模块。

简介:这是个基于MP9442芯片的开关电源模块。
彩色丝印征集令
复刻成本:8.03

开源协议

GPL 3.0

创建时间:2024-11-11 06:31:18更新时间:2024-11-25 06:14:26

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

未生成预览图,请在编辑器重新保存一次

BOM

暂无BOM

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C5800473_DC-DC电源芯片_MP9442GJ-P_规格书_WJ1045849.PDF
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