基于LM的DCDC電路分析

1、電路總體說(shuō)明LM2596屬于DC-DC開(kāi)關(guān)電源的BUCK類電壓反饋式的降壓型電源管理集成電路，能夠輸出5V/3A的驅(qū)動(dòng)電流，開(kāi)關(guān)頻率150KHz。在本電路（圖1）中應(yīng)用了其固定的工作模式，輸入電壓Vin=732V,輸出電壓Vout=5V。 圖1如圖1所示，為了防止在輸入端出現(xiàn)大的瞬態(tài)電壓，在輸入端和地之間加入一個(gè)低ESR的電容作為旁路電容。U1、D1、L1、C2構(gòu)成基本的BUCK類電路。同時(shí)L1、C2也構(gòu)成了一個(gè)低通濾波器，截止頻率=892Hz。該電路的紋波電壓 其中為輸出電流的最大值，為輸出的等效電容，為開(kāi)關(guān)頻率從上式可以看出在開(kāi)關(guān)頻率不可改變的情況下，加大輸出電容可以減小輸出的電壓紋波或者

2、采用并聯(lián)的方式減小ESR值或者使用低ESR值的電容以減小輸出紋波。一、在不接入后級(jí)低通濾波器時(shí)在不接入后級(jí)低通濾波器時(shí)，由其自身的電感和電容進(jìn)行一次濾波，截止頻率為892Hz。實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)如下：1、不帶負(fù)載時(shí)測(cè)量其輸出紋波電壓，示波器截圖如圖2，紋波電壓在8mv左右。圖22、在接入純電阻負(fù)載時(shí)，測(cè)量其輸出紋波電壓，示波器截圖如圖3，紋波在70mv 左右 圖33、在接入混合型負(fù)載時(shí)，測(cè)量其輸出紋波電壓，示波器截圖如圖4，紋波電壓也在58mv左右 圖4二、加入后級(jí)低通濾波器時(shí)為了適應(yīng)電源工作環(huán)境和負(fù)載的需要，需要將紋波電壓降低。故要在輸出端加入后級(jí)低通濾波器以進(jìn)一步降低電壓紋波至10mv以下

3、。所加入的后級(jí)低通濾波器的截止頻率=1079Hz單從濾波器的角度看：由L1、C1構(gòu)成的前級(jí)低通濾波器和由L2、C4、C5構(gòu)成的后級(jí)低通濾波器共同構(gòu)成的二級(jí)濾波器的截止頻率將各值代入可得該二級(jí)濾波器的截止頻率為692Hz。可以看到加入一級(jí)低通濾波器之后，電路的輸出截止頻率降低。同時(shí)加入的電感和電容可以緩沖電壓，從而進(jìn)一步降低了輸出紋波電壓。1、不帶負(fù)載時(shí)測(cè)量其輸出紋波電壓示波器截圖如圖5，電壓紋波在2mv以內(nèi)圖52、帶純電阻負(fù)載時(shí)的示波器截圖如圖6，紋波電壓也在3mv以內(nèi) 圖63、帶混合型負(fù)載時(shí)的示波器截圖如圖7，紋波電壓控制在4mv以內(nèi) 圖7從以上的實(shí)驗(yàn)中可以得到基于LM2596此種BUCK電

4、路的設(shè)計(jì)在實(shí)踐中完全能夠滿足需要。其它測(cè)試：短路：在5V輸出口直接短路，lm2596會(huì)進(jìn)入短路保護(hù)狀態(tài)，電路斷開(kāi)后1秒左右恢復(fù)供電。過(guò)溫，過(guò)載，情況類似滿載：經(jīng)測(cè)試，目前的電流滿載功率為3.5W即可以輸出5V/700mA。主要問(wèn)題在與1N5822與電感功率太小。要支持更大電流則需要更換1N5822與大功率電感。四、電路的保護(hù)措施和擴(kuò)展方案1、保護(hù)措施為防止輸入的反接將電路的二極管擊穿，可以在電路的輸入端加入一二極管使反接時(shí)電路不會(huì)導(dǎo)通，但是在選擇該二極管時(shí)要注意其耐壓值應(yīng)為輸入電壓的2-3倍，額定電流應(yīng)保持1.5-2倍的裕量，導(dǎo)通壓降要盡可能小。2、擴(kuò)展方案為適應(yīng)交流輸入，可以在電路的輸入端加

5、入一個(gè)整流橋以將交流轉(zhuǎn)換為直流，橋中二極管的耐壓值為輸入電壓的2-3倍，額定電流應(yīng)保持1.5-2倍的裕量，導(dǎo)通壓降要盡可能小。擴(kuò)展電路如圖8，其中在接入整流橋的電路中不需要再接入防反接的二極管D2 圖8五、PCB布線和布局以及元件選擇的考慮在開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器中，開(kāi)關(guān)電流與環(huán)線電感密切相關(guān)，為防止漏磁對(duì)周圍電路的影響首先盡量使用磁屏蔽結(jié)構(gòu)的電感器，同時(shí)輸入、輸出電容的連線要盡可能短而粗，輸入輸出的正極、地線也同樣如此。為了取得最好的效果外接元器件要盡可能地靠近開(kāi)關(guān)型集成電路，反饋線應(yīng)印制在與電感相反的一面以避免電感的漏磁被反饋線吸收。輸出電解電容的耐壓值至少應(yīng)是輸出電壓的1.5倍，為了得到紋波更低的輸出電壓，需要更高耐壓值的電容器。理想的二極管在承受方向電壓時(shí)截止，不會(huì)有反向電流通過(guò)。而實(shí)際二極管正向?qū)〞r(shí)，PN結(jié)內(nèi)的電荷被積累，當(dāng)二極管承受反向電壓時(shí)，PN結(jié)內(nèi)積累的電荷將釋放并形成一