通用宽压多路DC-DC电源模块

这篇文章旨在讲解设计思路入门BuckBoostLDO的拓扑结构完成相应的原理图设计所以有些原理我不会讲的很复杂保证电子小白也能听懂。一、开源说明本设计兼顾宽压适配性、转换效率、稳定性电路结构简洁、器件通用、调试难度低并且为开源设计完整开放原理图、PCB工程文件、参数计算手册等无版权限制个人学习、DIY制作、商业批量适配均可免费使用、修改与二次迭代。二、项目设计指标结合通用嵌入式与工业设备供电需求制定核心电气参数兼顾极限工况稳定性与常规负载适配性输入电压范围DC 20V---40V兼容24V、36V主流工业供电耐受电压大幅波动输出电压规格四路独立稳压输出分别为1.8V、3.3V、5V、12V输出额定电流1.8V/300mA、3.3V/1A、5V/2A、12V/3A总输出功率可达22W稳压精度≤±1%满载工况≤±0.5%轻载稳态转换效率典型工况85%~93%轻载自动降频降低空载功耗工作温度-20℃~85℃适配室内外常规工况保护功能输入反接保护、过压保护、过流保护、过热保护三、三种拓扑架构首先得了解BuckBoostLDO的拓扑结构这样就能明白如何设计主要电路。1.Buck拓扑图片展示了非同步Buck基础拓扑如果要转换为同步需将二极管也换成MOS管。为方便理解我们先把这个NMOS看作一个开关当开关闭合时电路导通电感承受正向电压电感储能电流上升二极管截止不参与工作此时VoutVin-VL实现降压效果。但开关断开时电感的电流不能突变电感会感应出反向电动势通过RL和二极管形成续流回路电感持续释放储能给负载RL供电。2.Boost拓扑其拓扑结构与Buck相似为方便理解继续将NMOS看作一个开关,当开关闭合时Vin接地电感承受正向电压电感储能电流上升。当开关断开时电感感应出反向电动势持续释放储能通过二极管与RL形成环路此时VoutVinVL实现升压效果。3.LDO拓扑LDO又叫线性稳压器其拓扑相对以上两个较复杂看上去LDO通常包括一个基准电压源两个取样输出电阻一个误差放大器一个串联调整管红色元器件组成。当串联调整管为MOS管时工作在线性区误差放大器通过调整其栅极电压改变MOS管的等效导通电阻当Vout升高VFBVREF提高MOS管的电阻从而增大其电压进而降低VoutVout降低同理。四、核心设计原理图设计注本次原理图设计与PCB layout均通过立创EDA实现。我选用的DCDC电源芯片为1BuckLM2576C5-ADJTPS54360BDDAR2BoostMT36083LDOLP5910-1.8DRVR电路图设计可以通过阅读相应的Datasheet来完成。PCB Layout五结尾补充说明既然LDO和DCDC(Buck)都能实现降压的效果在具体实战中我们该如何选择呢那就要了解下他们的区别。1.效率区别Buck降压是通过高速通关开关我们比喻的那个MOS管电感电容储能转换能量而LDO依靠内部调整管消耗多余电压以热量形式耗散属于能量消耗所以Buck一般来讲压差大的时候效率很高但LDO的压差越大效率越低。2.噪声/纹波区别Buck存在开关纹波、EMI噪声而LDO输出纹波极小。3. 输入输出压差 Buck只需要很小压差即可稳压 LDO必须满足最小压降Vin必须Vout压降。原理图设计全部选用市面通用元器件没有稀缺物料可能没有把成本压缩到极致如果要进行量产的话PCB的布局与走线还能优化。EDA文件https://download.csdn.net/download/2401_86971344/93170841