直流-直流转换器是最常用的电路之一,特别是在电源应用中。三种主要类型的非孤立的DC-DC转换器是巴克,提升,和巴克-上升。有时,巴克变换器也被称为降压转换器,而升压转换器也被称为升压转换器。巴克变换器在增加输出电流的同时降低输入电压.
在本文中,我使用先进的TP54332SOI-8芯片(德克萨斯仪器)设计了一个12V-3.5a非同步巴克转换电路。输入电压可以在14伏到28伏之间变化,而输出电压固定在12伏。由于控制器的集成MOSFET(80毫欧姆)的低RDS(上),该电路可以连续交付高达3.5a。转换器的高开关频率(1MHZ)允许我们使用一个小电感,但多重 PCB 应遵循设计规则,以保证电路的稳定运行.
电路分析
图1显示了示意图。电路的核心是tps54332dda芯片 1 .数据表显示:"TP-54332是一个28V,3.5A的降压(BKK)转换器,带有一个集成的高端,N通道MOSFET。为了提高线路和负载暂态的性能,该设备实现了恒频电流模式控制,降低了输出电容,简化了外部频率补偿设计。TPS54332有1兆赫的预置开关频率。
图1:14-28V至12V-3.5a直流至直流下位转换器示意图
TPS54332需要最低输入电压为3.5伏才能正常工作.该恩平有一个内部拉升电流源,可用于调整输入电压过电压锁定(UVLO)与两个外部电阻。此外,当EN针漂浮在设备上运行时,拉起电流提供了一个默认条件。正常情况下,在不切换和没有负载的情况下,操作电流为82欧姆A。当设备被禁用时,供应电流通常是1倍的.集成的80M型高侧MOSFET允许高效率电源设计,连续输出电流高达3.5A。
TPS54332集成引导充电二极管,减少了外部分量计数。集成的高侧MOSFET的偏压是由启动到PH针上的外部电容器提供的。UVLO电路监控启动电容器电压,当电压降至一般为2.1V的预设阈值以下时,将把高侧MOSFET关闭。输出电压可降至与基准电压相同的低.通过添加一个外部电容器,TPS54332的慢启动时间可以调整,这使灵活的输出滤波器选择。
为了提高在轻负荷条件下的效率,当峰值电感电流降至160MA以下时,TPS54332通常会进入一个特殊的脉冲剪切生态模式。在启动和超电流条件下,频率折回降低了开关频率,以帮助控制电感电流。热关闭在故障条件下提供额外的保护."
C5和C6稳定(特别是在涌流抽动时)转换器,减少输入噪声。R2和R3的分压器确保电压水平保持在1.4和6V之间,以保证控制器保持在输入电压范围内。可以让EN针浮动,但这是不推荐的,特别是考虑使用UVLO功能时。
R4和C7是慢启动(软启动)组件,但C7的值不应高于27NF。C1是100nf引导电容器。D1、L1、C2、C3和C2是稳定输出电压和电流的巴克转换器组件。R1和R5是定义输出电压水平的反馈电阻,但是,你可以使用下列公式重新计算值并使用你想要的电阻,其中R6、C8和C9是误差放大器组件:
PCB布局
图2显示电路板的布局。这是一个两层的电路板,底层只分配给地面。
图2:14-28V至12V-3.5a直流至直流下位转换器的PCB布局
PC布局是高频和高电流设计中最重要的因素。图2应该给你一个提示,说明如何使用功率平面而不是轨道连接高电流的PCB网。另外,电力飞机的任何循环或任何轨道都必须避免.在巴克转换器设计中,D1二极管和C6必须尽可能靠近控制器。同样,C2应该尽可能靠近电感器。
正确的接地是另一个改变游戏的设计点。底层几乎是一个实心的铜平面(蓝色),被分配到地面,以减小地面路径的长度和阻抗。顶层(红色)的空白区域也被地面覆盖,但星地面布局(无地面循环)规则被遵循。该技术保证了输出时的低EMI(发射)和低噪音。
我设置了一些通道,以进一步减小地面道路的环路尺寸和阻抗。控制器下面的通道更大,因为芯片下面的电流很高,而且它们也有助于通过铜层消散热量。图3显示了硬件的装配图。
图3:装配图,14-28V至12V-3.5a直流至直流下步式转换器
