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电源是一切电子产品的能量源泉,没有了电源的供应,再好的用户体验也出不来研发工程师在芯片选型阶段,必须要正确估算整个产品的功耗,以确定选用何种电源芯片在嵌入式领域,常用的电压有DC12V,DC5V,DC3.3V,一块嵌入式控代理芯海制板的整体功耗可能不会太多,所需要电源芯片提供的电流在1A以内。
所以市面上的主流电源芯片大部分的输出电流不会很大,如经典的7805系列电源芯片在加装散热片的情况下最大可以输出1.5A的电流,LM2596最大可以输出3A的电流对于再高一点的电流,在选型时,可能就稍微困难代理芯海一点了。
今天给大家推荐一个电源设计方案,核心芯片为XL4016,电源的输入范围为DC(8-40)V,输出范围从1.25V到36V可调,在加装散热片的情况下最大的输出电流可达8A,MOS管的切换频率为固定的180KHz,转换效率可达96%。
完全可以满足大多数嵌入式工代理芯海控板对电源功耗的要求1.电路原理的设计这个电路设计起来也不困难,所需外围元器件比较少,输出电压通过设置不同的电阻来调节。本设计的输出电压为DC5V,设计电路图如下图所示。
1 - 电路原理图上图就是设计好的电路原理图,从原理图中可以看出只需要常用的电容、电阻、二极管、电感等元器件就可代理芯海以完成设计,对电路原理图解释如下:2. 工作原理解释电源输入的范围为DC(8-40)V,电容CIN是470uF/50V的直插电解电容,C1是1uF/50V的瓷片电容,这两个电容对输入电源起到滤波作用。
电容CC连接在芯片的第4脚VC和第5脚VIN之间,对内部电源的调理电路起到旁路作用,代理芯海电容CC的推荐参数为1uF/50VD1二极管反向连接在芯片第3脚SW和GND之间,起到续流作用,这个二极管根据输出电压和输出电流的大小确定,二极管的过电流能力要大于输出电流至少30%,留够余量,提高设计稳定性和使用寿命。
电感起到储能作用,在电源芯片内部的MOS管关断后持续向负载供电电代理芯海阻R1和电阻R2用来调节输出电压电路设计的所用到的元器件列表如下所示
2 - 元器件清单3.输出电压的计算该电源芯片内部的参考电压为1.25V,输出电压通过设置电阻R2/R1的比值来计算计算公式如下:Vout = 1.25×(1+R2/R1),其中1.25V是XL4016内部的参考电压代理芯海。
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在本设计中所要求的的输出电压为DC5V,通过计算,电阻R2的取值为10K,精度1%,电阻R1的取值为3.3K,精度为1%设计输出的电压为5V4.核心元器件介绍-XL4016XL4016是B代理芯海uck类型的DC/DC降压芯片,输入范围为DC(8-40)V,最大过压保护值为DC45V,输出电流最大可达8A,开关切换频率为固定的180KHz。
输出带短路保护功能,当发生短路时,开关频率从180KHz降到48KHz,其封装形式为 TO220-5L芯片总共有5个引脚,其外形如下图所示
3 - 电源芯片代理芯海5.关键元器件-续流二极管和电感这里的二极管非常关键,推荐使用肖特基二极管,和电感配合使用电感是储能元器件,可以储存电荷,前文说过XL4016的开关频率为180KHz,也就是说芯片在工作时是通过PWM不断的导通/关断来实现的。
分两种情况讨论:MOS管导通时:MOS管导通时,电流流过电感和用户负载,同代理芯海时电感储能,此时二极管不导通处于截止状态MOS管关断时:MOS管关断时,电感阻碍电流的变化所以流过电流的电感不能发生突变,所以要产生反向电动势而二极管导通,此时电感、用户负载、二极管构成回路,电感向用户负载供电,电流维持原来的方向。
由于电感储存的能力有限所以此时要让MOS管快点导通,所以在一定程度上代理芯海来说,PWM频率越快,电压输出越平滑,纹波越小由于输出电流较大,这里推荐使用的二极管型号为MBR1545,参数为45V/15A,二极管的实物图如下图所示:
4 - 功率二极管采用裸露的绕线电感,其参数为47uH/10A的电感,如下图所示:
5- 功率电感为了提高电源模块的散热能力,给电源芯片XL4016代理芯海和二极管MBR1545都加装了散热片,为了提高模块的通用性,将电阻R2设计成了可调电位器这样可通过通过改变电位器的阻值,实现了输出电压的可调,以满足对电压的不同要求。
设计好的降压模块实物图如下图所示。
6 - 模块实物图该电源设计方案解决了通用芯片输出电流不大的问题,满足了大功率嵌入式控制板对大电流的代理芯海要求,成本低、方案易实现,体积小,具有一定的实用性本文章由头条号:玩转嵌入式原创,如需转载请联系作者,感谢支持。
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