显示页面 讨论 修订记录 反向链接 本页面只读。您可以查看源文件,但不能更改它。如果您觉得这是系统错误,请联系管理员。 ### 4. Buck-Boost升降压模块 #### 模块描述 Buck-Boost升降压变换器可实现输入输出电压任意转换,输出既可高于也可低于输入电压。采用LT8710、TPS63000等芯片,输入范围宽(如2.5V-38V),输出可调,自动切换升压降压模式。特别适合电池供电(电压波动大)、汽车电子、新能源等应用。在电赛中用于宽范围电源适配、电池全程供电等场合。 #### 工作原理 ``` 反激式Buck-Boost拓扑: [Vin] → [开关Q1] → [电感L] → [开关Q2] → [GND] ↓ [输出电容C] → [Vout] 工作模式: Buck模式 (Vin>Vout): Q1 PWM开关,Q2同步整流 Boost模式 (Vin<Vout): Q2 PWM开关,Q1同步整流 Buck-Boost模式 (Vin≈Vout): 两者混合 输出电压:独立于输入,由反馈环路控制 ``` #### 技术指标 - **芯片型号**: TPS63000 (2.4MHz, 1.2A), LT8710 (250kHz-2MHz, 5A) - **输入电压**: 1.8V-5.5V (TPS63000), 2.8V-38V (LT8710) - **输出电压**: 1.2V-5.5V (TPS63000), 1.3V-37V (LT8710) - **输出电流**: 1.2A (TPS63000), 5A (LT8710) - **效率**: 最高96% (TPS63000), 95% (LT8710) - **开关频率**: 2.4MHz (TPS63000), 250kHz-2MHz可调 - **静态电流**: 50μA (省电模式) - **保护**: 过流、过温、UVLO、输出过压 #### 接口管脚定义 **TPS63000 (VQFN-10):** | 管脚 | 名称 | 功能 | 说明 | |------|------|------|------| | 1 | PGND | 功率地 | 大电流地 | | 2 | L1 | 电感端1 | 连接电感 | | 3 | L2 | 电感端2 | 连接电感 | | 4 | VOUT | 输出 | 输出电压 | | 5 | FB | 反馈 | 500mV基准 | | 6 | EN | 使能 | 启动控制 | | 7 | PS/SYNC | 模式选择 | 省电/PWM/同步 | | 8 | AGND | 信号地 | 模拟地 | | 9 | VIN | 输入 | 1.8-5.5V | | 10 | PAD | 散热焊盘 | 接PGND | #### 板上设置和信号指示 - **输入电容**: 10μF陶瓷电容(X7R或X5R) - **电感**: 2.2μH (TPS63000), 4.7μH (LT8710),低DCR - **输出电容**: 22μF陶瓷电容 - **反馈网络**: 精密分压电阻(0.1%精度推荐) - **模式选择**: PS/SYNC引脚配置工作模式 - **EN控制**: 使能开关或电压检测 - **LED指示**: 输入输出状态指示 - **测试点**: 电压电流波形测试点 #### 电气指标 - **输入范围**: 1.8V-5.5V (宽范围版本2.5V-18V) - **输出范围**: 可调1.2V-5.5V (或更高) - **输出电流**: - 1.2A@Vout=3.3V (Vin=2.5V-5V) - 降额使用于大压差场合 - **效率**: - 3.6V→3.3V@500mA: 96% - 5V→3.3V@1A: 94% - 2.5V→3.3V@800mA: 93% - **纹波**: <20mV (陶瓷电容) - **启动时间**: <1ms - **负载调整率**: ±1.5% - **温升**: 典型10-20°C@1A #### 使用说明 1. **电感选择**: 推荐值2.2μH,饱和电流>2×Iout(max) 2. **电容选择**: 陶瓷电容优于电解电容(低ESR) 3. **输出设置**: Vout = 0.5V × (1 + R1/R2) 4. **模式选择**: - PS/SYNC悬空:自动省电模式(轻载高效) - PS/SYNC接GND:强制PWM模式(低纹波) - PS/SYNC接时钟:同步模式(多模块同步) 5. **PCB布局**: 输入输出电容靠近芯片,L1/L2走线粗短 6. **热管理**: VQFN封装底部焊盘需良好接地散热 7. **启动顺序**: EN脚控制上电时序 8. **浪涌保护**: 输入端加TVS管保护 #### 全国大学生电子设计竞赛相关赛题 - **2021年**: 宽范围电源适配器 - **2019年A题**: 电动小车动态无线充电(电压波动大) - **2017年A题**: 微电网模拟系统(双向变换) - **2015年**: 电池供电全程稳压 - **未来趋势**: 新能源、储能、电动车相关题目 #### 应用技术要点总结 1. **模式切换**: 自动无缝切换Buck/Boost,输出稳定 2. **电池应用**: 适合锂电池3.0V-4.2V全程供电 3. **高效轻载**: 省电模式下轻载效率高 4. **输出隔离**: 输出与输入共地,非隔离拓扑 5. **电流能力**: 注意Vin/Vout比值对输出电流的影响 6. **EMI优化**: 高频开关需注意EMI,加共模电感 7. **双向变换**: 部分芯片支持双向功率流 8. **并联均流**: 多模块并联需同步和均流控制 ---