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关注易电源,恭喜易电源25周年!
boost变换器拓扑广泛应用于各种升压电路,pfc校正电路等,本设计作品主要基于这种思想,应用主流芯片,设计一款可以实现升压功能的电路,供大家分析,讨论!
笔记本电源适配器,手机充电器在生活中太常见不过了,他们共同的特点就是输入是市电(220V-50Hz),而输出是稳定的直流电压。那么比较常见就是先是经过二极管整流,再经过一个DC-DC变换环节。由于这些适配器安全性要求高,所以需要电气隔离。用webench 可以很容易找到设计方案。
首先把市电整成直流电,这时的直流电有比较大的低频脉动,在通过反激电路,使得输出电压恒定,这个方案比较常用,附件就是一个实例。
我以前做过一个反激PFC,前级是一个Boost 电路,输出400V左右的直流电压,为了实现功率因素的校正,Boost的输出电压有100Hz的低频脉动,后级式一个反激电路,这个电路有一些特点就是,反激的芯片有谷底检测功能,当开关管的结电容和电感谐振的时候,在电容电压最低点开通开关管以降低损耗。在轻载的时候,开关管可以以低开关频率工作,以提高变换器效率。这个方案在webench好像没见过,是不是可以参考一下呢
宽电压,高功率,高效率单片机供电电源方案。性价比较高的TPS40170,方案设计请看附件
感谢TI SIMPLE SWITCHER®易电源系列电源模块帮助我用最少的外部元件设计和优化可靠的电源。
使用SIMPLE SWITCHER®产品系列轻松进行设计,该产品系列具有需要最少外部元件的DC/DC 电源转换器,具有完整的支持工具,如WEBENCH®设计器。
TI的活动多、技术资料多,必须支持。
本设计为DC-DC转换电路,输入14v-22v可调,输出3.3v 2A。采用设计工具就是快,只要把想要的结果输入进去就能马上得要性价比很高的应用电路,各种参数的搭配不再需要我们自己计算尝试了,一个伟大的电路生产车间的产生带动了设计电路的变革。这是最具前沿的技术,必将引领这个行业的大踏步前进。一定要赶上潮流!!!
本方案是一款基于TI WEBENCH设计的DC3.3V输出的一款易电源,具有效率高,稳定性好的突出优点,(详见附录说明)
虽然才接触易电源不久。但是感觉不错。支持它。
易电源的出现,大大方便了广大电子工程师的产品设计,不但缩短了时间,提供了
效率,而且可以很轻松的设计出很专业的电源方案,并能完美仿真,直接应用到设
计中。另外,易电源的设计工具还把电源的应用分为很多的详细种类,比如有专门
的车用电源设计器,专门考虑车载应用的特殊环境,专门为车用设备提供有效可靠
的解决方案。这里应用易电源的车用电源设计器,设计一款直流12V输入,3.3V输出
,2A的车用设备电源。
Simple Switcher设计:
电源解决方案:集成
选择电压最小值为30v,最大值为100v;
输出电压为5v;
输出电流为2A;
之前设计的好像没有选易电源,所以重新设计了一个。
Simple Switcher设计:
电源解决方案:集成
选择电压最小值为50v,最大值为95v;
输出电压为8v;
输出电流为2A;
本设计是一款基于WEBENCH易电源的手机充电器的设计,采用TPS62133RGTR为中央控制器,以 12.0V-15.0V为输入 5.0V @ 2.0A的输出可以直接惊醒手机充电,其效率可达93%。(其设计内容详见附录)
输出电压 3.3V
输出电流2A
效率:80.2%
使用芯片:LMZ13160
LM2679芯片输入最大电压36V 输出电压3.3V 输出电流2A.
LM5576芯片 输入电压22V 输出电压3.3V 输出电流2A 效率84%。
使用芯片LMZ13610的输出3.3V 2A的电源设计。其效率80.2%,软启动时间1.6ms
利用TI 的在线设计工具WEBENCH设计一款易电源
并用protel 99se软件进行PCB设计的过程如下
1,先用WEBENCH进行设计,根据工作需要4.5-20V输入电压,输出2-3V1A的易电源模块
1.下面是易电源设计过程
2.由于在2012年在一个电子论坛上进行过易电源的测试活动,对纳米模块LMZ12002TZ模块比较熟悉,所以还是选择LMZ12002吧
因为LMZ12002 (现行)具有 20V 最大输入电压的 2A SIMPLE SWITCHER 电源模块。
继续让软件设计
3.设计出来以后,进行一下仿真,进行Load Transient的仿真吧
2分钟后
看看仿真的结果,先输入4种波形
波形图如下
再看看热仿真的情况
仿真图表
本设计的曲线图
4.展示一下理由软件设计的原理图
这是
LMZ12002TZ模块。首先还是来介绍下这个模块的一些特性:
下面是设计的BOM表
6.在准备进行原理图和PCB板设计之前,在到TI网站熟悉一下LMZ12002的一些情况
芯片的datasheet的原理图介绍和解释需要仔细看看
在PCB设计之前看看芯片的设计板子的注意事项,
引脚描述情况
7.一切资料准备就绪,芯片的资料看过了,TI 的WEBENCH软件的设计资料也有了,仿真的数据也有了,下一步就是自己在原理图进行稍微修改,为符合自己所用的电路板子
下面是在Protel 99se 上画的原理提图和PCB图,
当然这个PCB图是参考2012年在的一个易电源的LMZ12002的评估板设计
(在本贴的下面会把这个protel 99se的设计资料贴上)
8.从LMZ12002的数据手册上可知EN要接1.18V-6.5 V这个范围中的电压才可以工作,低于和高于这个电压或者悬空都不能工作。输入电压的范围为4.5V-20V。用3.3V测试了,输出电压为0V,用5V电压输入,输出电压为1.79V。我们先来看下测试的电源数据:
输入电压(V) |
输入电流(A) |
输出电压(V) |
输出电流(A) |
输入电压纹波(mvp-p) |
输入电压纹波(mVp-p) |
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4.5016 |
0.3454 |
1.55024 |
0.774 |
2 |
7 |
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4.5012 |
0.3527 |
1.50874 |
0.789 |
2 |
7 |
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4.5013 |
0.3527 |
1.57695 |
0.787 |
2 |
6 |
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4.5022 |
0.3353 |
1.51083 |
0.753 |
2 |
6 |
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4.5021 |
0.3353 |
1.50971 |
0.754 |
2 |
6 |
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11.9943 |
0.1277 |
1.50606 |
0.752 |
3 |
11 |
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11.9944 |
0.1277 |
1.50698 |
0.752 |
3 |
11 |
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11.9967 |
0.0826 |
1.5799 |
0.787 |
3 |
11 |
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在输入电压在4V左右时,输入纹波基本相同输出有点偏差。
输入电压在12V左右时,输入纹波基本差不多,输出也是,而且还可以看出输入电压的数值越大输入输出纹波的差值基本会越大。
现在我们来看下输入电压与输出电压的关系图形:
从图上我们可以看出在输入电压在4与12之间时输出的电压值总是在1.51到1.58这个范围变化,虽然中间我们没有取输入8V的值,但是从图上我们还是可以预测到输入4V到12V之间的任何电压都会成这样的图形的。
现在我们来看下LMZ12002电源效率图形:
从图上可知在输入4V左右的电压值时电源效率基本在75%-78%之间,而在输入12V左右时也基本维持在这个范围,只是有个点突然到了81%了。可能测试时出现了些偏差,不过可以看出这个电源的效率应该就在百份之七八十左右。我们在看看TI的测试结果:
测试的方法有点不同,但是通过对比,比如在输入电压在4.5V左右和输出电流在0.8A左右时,我们可以通过曲线看出TI的测试效率也在80%左右基本符合。至于我测试的数据和TI的效率不能完全一样,TI的是理想的测试结果,或者是自己测试的数据量太少了,或者测试方法有点问题。不过总的来说这块电源还是很不错的,易电源的效率还是蛮高的。
9.最后的感受就是TI的易电源系列电源模块有助于用最少的外部元件设计和优化可靠的电源。
使用webench工具进行轻松进行设计,设计效率高,可以进行各种各样的自己想要的仿真,设计效率大大提高,产品周期大大缩短。
10.把protel99se文件和webench的资料上传
欢迎大家拍砖!多提意见
设计理念:因为简单所以使用Simple Switcher。简单而富有力量。
具体的内容在附件中
设计理念:因为简单所以使用Simple Switcher。简单而富有力量。
我是当初使用WEBENCH设计时,产生的一个方案。
1、进入WEBENCH设计页面(http://webench.ti.com/webench5/power/webench5.cgi?lang_chosen=zh_CN&VinMin=14.0&VinMax=22.0&O1V=3.3&O1I=2.0&op_TA=30),选择Simple Switcher方案
2、在下图红框中填入你需要的数据
Vin Min 输入电压的最大值
Vin Max 输入电压的最小值
Vout 输出的电压
Iout 输出的电流
Op Ambient Temp 环境温度
大家可以根据需求填写。一般来说Op Ambient Temp可以选用默认值。
3、再点击Show Recommended Power Management ICs,进路如下的选择界面,大家可以选择各种类型的方案,有最低功耗、最低花费、最高效率,当然这时候也可以选择显示全部的方案。
4、选择显示全部方案,如下图所示
Visualizer:可视化工具
5、这里大家可以根据不同的需要选择不同的方案,然后点击开启设计或者Open Design,然后就会进入如下的界面
6、这是我设计的一个方案的实物图
选用芯片 LMZ23603
输出电压 3.3V
输出电流2A
效率 81.8%
首先祝贺TI易电源25周年生日快乐,TI在电源设计这块一直致力于简洁、高效,设计工具也是越发的完善和使用。在实际的使用中,很多项目开发中的电源模块电路设计都参考了TI,例如PCI数据采集卡、板卡电源供电、单片机和ARM供电等等。
笔者这里使用汽车电源转换电路设计为例,9V~36V输入,输出5V@3A的开关电源模块设计示例。在附件的文档中,详细的描述了设计需求、设计过程、设计结果确认、以及实际应用。采用了大量的图片和数据相结合,便于读者阅读,具有一定的参考价值。
欢迎各位指正批评。谢谢。
易电源的出现,大大的方便了工程师的电源设计,提高了系统的稳定性,缩短了开发周期,伸手研发工程师的喜爱。下面用易电源的模块设计ARM单片机AT91SAM9G20的电源系统。
WEBENCH设计步骤
由于之前做过易电源的测试,当时主要测试的是LMZ1050的demo板,现在用webench工具自己设计、分析一下该款易电源的应用。对于webench的应用,大家应该比较熟悉了。首先就是输入设计参数:
输入参数后,确定合适的方案,可以看出共有318种方案可以选择。
在结果中搜索易电源的方案,搜索LMZ1050,会出现LMZ10501,LMZ10505等方案,选择LMZ10501.
会出现原理图、效率曲线等。
对webench的设计电路进行仿真,验证其技术指标是否满足要求。并对其BOM进行分析。
对比webench设计的电路和LMZ1050DEMO板的电路,可以发现二者基本吻合。在给出的电路中,LMZ1050外围搭配简单的阻容元件就可以实现所需功能。应用起来非常方便。附件为设计方案。