差别
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| 后一修订版 | 前一修订版 | ||
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开关电源buck模块 [2025/11/07 22:44] gongyu 创建 |
开关电源buck模块 [2025/11/07 22:49] (当前版本) gongyu |
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| 行 21: | 行 21: | ||
| #### 技术指标 | #### 技术指标 | ||
| - | - **芯片型号**: LM2596 (150kHz, 3A), TPS54331 (500kHz, 3A) | + | - 芯片型号: LM2596 (150kHz, 3A), TPS54331 (500kHz, 3A) |
| - | - **输入电压**: 4.5V-40V (LM2596), 3.5V-28V (TPS54331) | + | - 输入电压: 4.5V-40V (LM2596), 3.5V-28V (TPS54331) |
| - | - **输出电压**: 1.25V-37V可调 | + | - 输出电压: 1.25V-37V可调 |
| - | - **输出电流**: 3A (持续), 峰值更高 | + | - 输出电流: 3A (持续), 峰值更高 |
| - | - **开关频率**: 150kHz (LM2596), 100-500kHz可调 (TPS54331) | + | - 开关频率: 150kHz (LM2596), 100-500kHz可调 (TPS54331) |
| - | - **效率**: 85-95% (取决于压差和负载) | + | - 效率: 85-95% (取决于压差和负载) |
| - | - **纹波**: <50mV (5V输出, 3A负载) | + | - 纹波: <50mV (5V输出, 3A负载) |
| - | - **保护功能**: 过流保护、过热保护、欠压锁定 | + | - 保护功能: 过流保护、过热保护、欠压锁定 |
| #### 接口管脚定义 | #### 接口管脚定义 | ||
| 行 54: | 行 54: | ||
| #### 板上设置和信号指示 | #### 板上设置和信号指示 | ||
| - | - **输入端**: 100μF电解电容+100nF瓷片电容 | + | - **输入端**: 100μF电解电容+100nF瓷片电容 |
| - | - **电感**: 33μH-100μH (根据输出电流选择) | + | - **电感**: 33μH-100μH (根据输出电流选择) |
| - | - **续流二极管**: 肖特基二极管（压降低，效率高） | + | - **续流二极管**: 肖特基二极管（压降低，效率高） |
| - | - **输出端**: 220μF低ESR电容（铝聚合物或钽电容） | + | - **输出端**: 220μF低ESR电容（铝聚合物或钽电容） |
| - | - **反馈网络**: 精密电阻分压（1%精度） | + | - **反馈网络**: 精密电阻分压（1%精度） |
| - | - **LED指示**: 输出电压指示灯 | + | - **LED指示**: 输出电压指示灯 |
| - | - **散热器**: 大电流时芯片需散热 | + | - **散热器**: 大电流时芯片需散热 |
| - | - **测试点**: 输入/输出电压电流测试点 | + | - **测试点**: 输入/输出电压电流测试点 |
| #### 电气指标 | #### 电气指标 | ||
| - | - **输入电压范围**: 4.5-40V (LM2596) | + | - **输入电压范围**: 4.5-40V (LM2596) |
| - | - **输出电压范围**: 1.25-37V (可调), 或固定3.3V/5V/12V | + | - **输出电压范围**: 1.25-37V (可调), 或固定3.3V/5V/12V |
| - | - **输出电流**: 持续3A, 瞬间峰值5A | + | - **输出电流**: 持续3A, 瞬间峰值5A |
| - | - **开关频率**: 150kHz (固定) 或 100-500kHz (可调) | + | - **开关频率**: 150kHz (固定) 或 100-500kHz (可调) |
| - | - **效率**: | + | - **效率**: |
| - | - 12V→5V@2A: ~92% | + | - 12V→5V@2A: ~92% |
| - | - 24V→5V@2A: ~90% | + | - 24V→5V@2A: ~90% |
| - | - 12V→3.3V@2A: ~88% | + | - 12V→3.3V@2A: ~88% |
| - | - **输出纹波**: 典型30mV (加LC滤波后<10mV) | + | - **输出纹波**: 典型30mV (加LC滤波后<10mV) |
| - | - **负载调整率**: ±0.5% | + | - **负载调整率**: ±0.5% |
| - | - **线性调整率**: ±0.2% | + | - **线性调整率**: ±0.2% |
| - | - **静态功耗**: 5-10mA | + | - **静态功耗**: 5-10mA |
| #### 使用说明 | #### 使用说明 | ||
| - | 1. **电感选择**: L = (Vout×(Vin-Vout))/(ΔIL×f×Vin)，ΔIL取Iout的30% | + | - **电感选择**: L = (Vout×(Vin-Vout))/(ΔIL×f×Vin)，ΔIL取Iout的30% |
| - | 2. **二极管选择**: 肖特基二极管，耐压≥Vin，电流≥Iout | + | - **二极管选择**: 肖特基二极管，耐压≥Vin，电流≥Iout |
| - | 3. **输出电容**: 低ESR电容，容量越大纹波越小 | + | - **输出电容**: 低ESR电容，容量越大纹波越小 |
| - | 4. **反馈设置**: Vout = Vref × (1 + R1/R2)，常用R2=1kΩ | + | - **反馈设置**: Vout = Vref × (1 + R1/R2)，常用R2=1kΩ |
| - | 5. **PCB布局**: 输入电容、续流二极管、输出电容靠近芯片 | + | - **PCB布局**: 输入电容、续流二极管、输出电容靠近芯片 |
| - | 6. **接地**: 功率地和信号地分开，单点接地 | + | - **接地**: 功率地和信号地分开，单点接地 |
| - | 7. **热设计**: 计算功耗，添加散热器或铜箔散热 | + | - **热设计**: 计算功耗，添加散热器或铜箔散热 |
| - | 8. **软启动**: TPS54331的SS脚接电容控制启动时间 | + | - **软启动**: TPS54331的SS脚接电容控制启动时间 |
| #### 全国大学生电子设计竞赛相关赛题 | #### 全国大学生电子设计竞赛相关赛题 | ||
| - | - **2021年C题**: 三相AC-DC变换电路（后级DC-DC） | + | - **2021年C题**: 三相AC-DC变换电路（后级DC-DC） |
| - | - **2019年A题**: 电动小车动态无线充电（降压充电） | + | - **2019年A题**: 电动小车动态无线充电（降压充电） |
| - | - **2017年A题**: 微电网模拟系统（DC-DC变换） | + | - **2017年A题**: 微电网模拟系统（DC-DC变换） |
| - | - **2013年A题**: 单相AC-DC变换电路（PFC后级） | + | - **2013年A题**: 单相AC-DC变换电路（PFC后级） |
| - | - **2011年A题**: 开关稳压电源（核心模块） | + | - **2011年A题**: 开关稳压电源（核心模块） |
| - | - **2009年A题**: 光伏并网发电（MPPT降压） | + | - **2009年A题**: 光伏并网发电（MPPT降压） |
| #### 应用技术要点总结 | #### 应用技术要点总结 | ||
| - | 1. **参数计算**: 根据输入输出电压电流计算L、C参数 | + | - **参数计算**: 根据输入输出电压电流计算L、C参数 |
| - | 2. **同步整流**: 用MOSFET替代二极管提高效率（TPS54331内置） | + | - **同步整流**: 用MOSFET替代二极管提高效率（TPS54331内置） |
| - | 3. **PCB设计**: 开关节点面积最小化，减少EMI | + | - **PCB设计**: 开关节点面积最小化，减少EMI |
| - | 4. **输入滤波**: 加LC滤波器抑制输入纹波 | + | - **输入滤波**: 加LC滤波器抑制输入纹波 |
| - | 5. **输出滤波**: 二级LC滤波降低纹波至mV级 | + | - **输出滤波**: 二级LC滤波降低纹波至mV级 |
| - | 6. **负载瞬态**: 输出加大电容改善负载瞬态响应 | + | - **负载瞬态**: 输出加大电容改善负载瞬态响应 |
| - | 7. **频率选择**: 高频减小元件尺寸，低频降低开关损耗 | + | - **频率选择**: 高频减小元件尺寸，低频降低开关损耗 |
| - | 8. **并联扩流**: 多个Buck模块并联提高输出电流 | + | - **并联扩流**: 多个Buck模块并联提高输出电流 |
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