DC-DC3V電源.doc

DC-DC PWM 開關(guān)電源設(shè)計1.設(shè)計參數(shù)要求：(1)輸入電壓范圍：VIN (12V)(2) 輸出電壓：VOUT (3V)(3) 輸出紋波電壓（峰值至峰值）：VOUT (50mV)(4) 滿載輸出負載電流：IOUT (3.65A)(5) 電源效率： (90%)2.計算電路功耗確定芯片：總功率損耗: PLOOS= VOUT* IOUT/*(1-) PLOOS=3*3.65/90%*10%=1.22W電源控制芯片功率損耗：PLOOS=PSWITCH + P BOOT=(IOUT*D*0.43)+(VOUT2*(IOUT/50)/VIN)=(3.65*(3+0.4)/12)+9*3.65/50=0.439+0.547=0.986w依上可選擇控制芯片 MP2207 (Up to 95% Efficiency)3.計算電感量L,選擇電感：(1)依電感和紋波電流關(guān)系計算L值：（紋波電流比值： = 20% 30%） L=3/（33%*3.65*1.3*106）*(1-3/12)=1.44uh(2)電感峰值電流： IL,RMS=3*(1+0.332/12)1/2=3.01A(3)選擇電感Pulse 型號 (Part Number)PG0077.202額定電流 (IRATED) 時電感值1.9 H額定電流 (IRATED)21 A繞線電阻最大值 (DCRMAX)2.9 m零工作電流時電感值2.0 H飽和電流 (ISAT)24 A發(fā)熱電流 (Heating Current)21 A磁芯損耗指數(shù) (K1)13.77E-9磁芯損耗指數(shù) (K2)62.7電感磁芯材料：對于頻率高于350KHz 高效率開關(guān)電源應(yīng)用，應(yīng)選用鐵氧體，如Kool-Mu等合金材料的磁芯。選擇電感值：依據(jù)實際情況，可以選擇臨近或稍大一點 電感值的標準電感。這里選擇了一個在額定輸出電流下電感值為1.9H標準電感。電感飽和電流值：一般情況下，所選用的電感飽和電流的最小值應(yīng)為電感峰值電流的1.25 - 1.5倍 ,電源電感峰值電流為3.01A，因此所選用的電感需有3.76- 4.52A的飽和電流值。 4.續(xù)流二極管ID(AVG)=IOUT(VIN-VOUT)/VIN=3.65*9/12=2.74AVD=2VOUT=6vPDIODE=(IOUT*(1-0.28)*0.4)=1.0512W安森美半導(dǎo)體二極管參數(shù)：可選擇MBR0530T15.計算紋波電壓 ( VOUT)選擇電容COUT（1）輸出紋波電壓 ( VOUT)紋波電壓 (VOUT) 是 VCOUT，VESR，VESL 這三項的矢量和VOUT 是由電感紋波電流在 COUT 上所產(chǎn)生的紋波電壓VESR是在 ESR 上所產(chǎn)生的紋波電壓VESL是在 ESL 上所產(chǎn)生的紋波電壓 鋁質(zhì)電容器 (比如電解，固態(tài) OS-CON，POSCAP) 都有較高的電容值和相對較低工作開關(guān)頻率 ( 500KHz)。ESR 對輸出紋波電壓有主要的影響。減小RESR 是減小輸出紋波電壓的關(guān)鍵。輸出電容所需的ESR值應(yīng)為： 50*10-3/33%*3.65=41.67m一旦RESR確定，COUT 應(yīng)滿足：COUT10/2*3.14*0.0415*1.3*106=29.41uf (選擇47uf)COUT 能允許的紋波電流 RMS 值：(2) 依COUT,RESR選型鋁電解電容器工作電壓的額定值:V額定 1.5 VOUT=1.5*3=4.5V(選擇16v) 鉭電容器工作電壓的額定值V額定2 VOUT=2*3=6v(3)實際應(yīng)用選型松下 FK 和 WA 表面貼電解電容器參數(shù):松下 型號 (P/N)EEVFK0J152PEEFWA0J471P特性普通低阻抗Polymer電容值1500 F470 FESR (100KHz)80 m20 m紋波電流有效值0.85 A5.1 A額定耐壓值6.3 V6.3 V體積 (直徑,高度)10mm, 10.2mm10mm, 10.2mm假如輸出紋波電壓要被控制在50 mV以下，那么:u 輸出電容的ESR值應(yīng)小于41.51 m (50mV/1.2A)u 輸出電容值應(yīng)大于 30Fu 輸出電容要能承受1.2A的 RMS 紋波電流 u 2顆 EEVFK0J152P 并聯(lián)后 ESR 值為40m (80/2)u 功率損耗是 3.249mW (0.285*0.285*40)。 除了要滿足輸出紋波電壓的要求，有時用戶會要求開關(guān)電源需要滿足負載的瞬態(tài)變化。此時輸出電容 ESR 值也需要滿足輸出電壓瞬態(tài)變化值： 如果用戶要求電源負載電流在瞬間由滿載變成空載 (IT = 3.65A) , 輸出電壓不能超出正常輸出電壓的 3% (VT = 3V0.03 = 90mV)，RESR 應(yīng)小于 24.66 m (90/3.65)。這意味著需選用4顆1500F EVFK0J152P電解電容。6.計算反饋比例電阻（R1,R2）R1=1.24*106/FC*COUTR1=1.24*106/1.3*106*47*10-6=20*103歐姆R2=R1/(VOUT/0.8)-1=20*103/(3/0.8)-1=7.27*103歐姆7.輸入電容計算及選擇：松下 FK 和 WA 表面貼電解電容器參數(shù): 松下 型號 (P/N)EEVFK0J152PEEFWA0J471P特性普通低阻抗Polymer電容值1500 F470 FESR (100KHz)80 m20 m紋波電流有效值0.85 A5.1 A額定耐壓值6.3 V6.3 V體積 (直徑,高度)10mm, 10.2