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[導(dǎo)讀]摘要:本參考設(shè)計提供了一個利用MAX5060電流模式、降壓型電源控制器實現(xiàn)大電流應(yīng)用中的無損電流檢測設(shè)計方案。設(shè)計采用電感的等效串聯(lián)電阻(DCR)進行電流檢測,可以省去檢流電阻的功耗。概述目前,大多數(shù)數(shù)據(jù)處理單元

摘要:本參考設(shè)計提供了一個利用MAX5060電流模式、降壓型電源控制器實現(xiàn)大電流應(yīng)用中的無損電流檢測設(shè)計方案。設(shè)計采用電感的等效串聯(lián)電阻(DCR)進行電流檢測,可以省去檢流電阻的功耗。

概述

目前,大多數(shù)數(shù)據(jù)處理單元需要從電源消耗更大的電流,以滿足更高的處理速度。這些應(yīng)用中,無損電流檢測以及地電位偏差對于精確控制輸出電壓、輸出電流非常關(guān)鍵。

MAX5060 PWM降壓電源控制器利用平均電流模式控制技術(shù)跟蹤負載電流,器件采用差分檢測技術(shù)精確控制輸出電壓。本參考設(shè)計中利用電感的等效串聯(lián)電阻(DCR)檢測電流,省去了檢流電阻的功耗。

本參考設(shè)計提供了一個大電流(30A)電源設(shè)計方案,具有較高的系統(tǒng)效率和良好的負載調(diào)節(jié),以下給出了完整的電路原理圖、材料清單(BOM)、效率測量及測試結(jié)果。

 

規(guī)格與設(shè)計步驟

參考設(shè)計能夠達到以下技術(shù)指標。
輸入電壓:12V ±10%
輸出電壓:1.5V
輸出電流:30A
輸出紋波:±15mV
輸入紋波:±250mV
效率:> 88%,負載為滿負荷的一半(15A)
開關(guān)頻率:275kHz
電路板外形尺寸:5cm × 3.3cm

參考設(shè)計原理圖如圖1所示,元件清單如表1所示,設(shè)計中MAX5060采用降壓配置。


詳細圖片(PDF, 100kB)
圖1. MAX5060降壓轉(zhuǎn)換器原理圖(FSW = 275kHz)

表1. 元件清單

Designator Description Comment Footprint Manufacturer Quantity Value
C1, C20 Capacitor GRM1555C1H101JZ01D 402 Murata 2 100pF
C2 Capacitor GRM155R71E223KA61D 402 Murata 1 22nF
C3 Capacitor GRM155R71H682KA88D 402 Murata 1 6.8nF
C4 Capacitor GRM1555C1H470JZ01D 402 Murata 1 47pF
C5 Capacitor GRM155R61A224KE19D 402 Murata 1 0.22µF
C6, C12 Capacitor GRM155R61A474KE15D 402 Murata 2 0.47µF
C7, C8, C9, C18 Capacitor GRM188R71A105KA61D 402 Murata 4 1µF
C10, C11 Capacitor GRM32ER71C226KE18L 1210 Murata 2 22µF/16V
C13, C14 Capacitor GRM32ER60J107ME20L 1210 Murata 1 100µF/6.3V
D1 Schottky Diode CMHSH5-2L SOD123 Central Semiconductor 1 20V, 500mA Schottky
D2 Schottky Diode UPS835LE3 POWERMITE3 Microsemi 1 35V, 8A Schottky Rectifier
L Inductor T5060 (0.6µH) T5060_Falco_Inductor Falco 1 0.6µH
R1 Resistor Res1 402 Multisource 1 1.7kΩ
R3, R16 Resistor Res1 402 Multisource 2 12.7kΩ
R4, R21 Resistor Res1 402 Multisource 2 4.99kΩ
R5, R20 Resistor Res1 402 Multisource 2 100kΩ
R6 Resistor Res1 402 Multisource 1 226kΩ
R7 Resistor Res1 402 Multisource 1 Open
R8, R19 Resistor Res1 402 Multisource 2 10kΩ
R9 Resistor Res1 402 Multisource 1 0
R10 Resistor Res1 402 Multisource 1 5.6kΩ
R11 Resistor Res1 402 Multisource 1
R12 Resistor Res1 402 Multisource 1 2.2Ω
R13, R22 Resistor Res1 402 Multisource 2 715Ω
R14 Resistor Res1 402 Multisource 1 1.82Ω
R15, R18 Resistor Res1 402 Multisource 2 22Ω
R17 Resistor Res1 402 Multisource 1 8.45kΩ
U1 PWM Controller MAX5060 28-TQFN-EP Maxim 1

 

效率曲線

圖2給出了參考設(shè)計的效率與負載電流的關(guān)系曲線,圖3給出了負載調(diào)節(jié)參數(shù)曲線。


圖2. 負載電流與轉(zhuǎn)換器效率的關(guān)系曲線,VIN = 12V。


圖3. 負載電流與轉(zhuǎn)換器輸出電壓的關(guān)系曲線,VIN = 12V。

實驗結(jié)果

圖4至圖7給出了不同輸入條件下,轉(zhuǎn)換器輸出電壓與負載電流的對應(yīng)關(guān)系曲線。

圖4. 轉(zhuǎn)換器波形,VIN = 12V、<strong>IO</strong>UT = 30A。
VIN = 12V、IOUT = 2 × 15A
圖4. 轉(zhuǎn)換器波形,VIN = 12V、IOUT = 30A。
VIN = 12V、IOUT = 2 × 15A
Ch1:輸出電流(2倍)
Ch2:輸出電壓
Ch3:輸入電壓
Ch4:高邊MOSFET柵極驅(qū)動


圖5. 輸入和輸出紋波,VIN = 12V、IOUT = 30A。
VIN = 12V、IOUT = 2 × 15A
圖5. 輸入和輸出紋波,VIN = 12V、IOUT = 30A。
VIN = 12V、IOUT = 2 × 15A
Ch2:輸出電壓紋波
Ch3:輸入電壓紋波


圖6. 電源瞬態(tài)響應(yīng)
VIN = 0至12V,IOUT = 2 × 15A
圖6. 電源瞬態(tài)響應(yīng)
VIN = 0至12V,IOUT = 2 × 15A
Ch2:輸出電壓
Ch3:輸入電壓


圖7. 負載瞬態(tài)響應(yīng)
VIN = 12V、IOUT = 1A至7A
圖7. 負載瞬態(tài)響應(yīng)
VIN = 12V、IOUT = 1A至7A
Ch1:輸出電流瞬變(1A至7A)
Ch2:輸出電壓紋波

針對該應(yīng)用開發(fā)的電路板如圖8所示。


圖8. MAX5060降壓參考電路板,四層板。

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