电气设彳于 基于ＬＭ５１１ ７的降压型开关稳压电源设计 芦丽君 （仙桃职业学院机械电子工程学院，湖北仙桃４３３０００） ［摘要］ 以降压控制器ＬＭ５ｌｌ７和ＣＤＳ１８５３２ＫＣＳ ＭＯＳ场效应管为核心器件设计了降压型开关稳压电源。该电源由 ＤＣ／ＤＣ转换模块、过流保护模块、负电源模块、负载识别模块等电路组成，实现了额定输入电压下，输出 电压为５Ｖ，偏差小于１５ｍＶ，最大输出电流大于３Ａ，同时输出噪声纹波电压峰峰值小于４０ｍＶ、负载调整率 小于５ 、电压调整率小于０．３ 、效率达到了８５ 以上，具有过流保护功能。 关键词 降压控制器开关稳压电源ＭＯＳ场效应管 中图分类号ＴＰ１７ 容的关系为： 一１总体设计方案 降压型开关稳压电源是将直流信号转换成方波后经低 Ｊ ／（Ｃｏ・，） 由此可知，采用并联电容的方法可降低噪声纹波。 （２）稳压控制方法分析。ＬＭ５１１７的内部参考源是 通滤波器平滑得到直流信号的电路，其优点在于可减少电 压变换时的损失。本设计选用同步降压控制器ＬＭ５１１７， 它适用于高电压或各种输入电源的降压型稳压器，可利用 自适应死区时间来控制驱动外部高边和低边ＮＭＯＳ功率 开关管。 ０．８Ｖ，工作时刻检测 是否与内部参考源电压相同，若 相同则说明实际值等于给定值，ＬＭＳ１１７内部参数（开关管 的占空Ｉｔ）保持不变；若输出电压过高，则改变参数（减小 开关管的占空比）使Ｕ（ 降低；若输出电压过低，则改变参 数（增大开关管的占空比）使Ｕ 升高。 （３）改变输入端提供的电压，计算电压调整率。Ｕ 从 １７．６Ｖ变化到１３．６Ｖ时，电压调整率为： 降压型开关稳压电源设计总体框图如图ｌ所示。１６Ｖ 的额定直流电压，经输入滤波电路，进入ＤＣ－ＤＣ电路转 换。在转换过程中具有过流保护功能，转换结束后，经输 出滤波电路给负载５Ｖ的直流电压。 Ｓｖ一 翌 ３电路分析 ［ ｖ＿Ｌ＿Ｌ 二 ×１００ 图１ 稳压电源总体设计框图 ２理论分析与计算 （１）降低噪声纹波的分析与计算。输出纹波与输出电 降压型开关稳压电源电路如图２所示，其中Ｐ１为输 入端，Ｐ２为输出端。 （１）输入滤波电路。为了防止注入到ＶＩＮ引脚的高频 图２降压型开关稳压电源电路图 收稿日期：２０１６—０８—１６ ２２ ｆ ＷＷＷ．ｃｈｉｎａｅｔ．ｎｅｔ Ｊ中国电工网 开关噪声引起故障，设计Ｃ１为０．４７ 陶瓷电容。 （２）ＨＯ和ＬＯ驱动电路。功率ＮＭＯＳ器件的选择与 决定开关频率的取舍一样，在本设计中选择 ＣＤＳ１８５３２ＫＣＳ ＭＯＳ器件。Ｍ５１１７内部有几个大电流 ＮＭＯＳ驱动器和一个相关的高边电平转换器，用来驱动外 部ＣＤＳ１８５３２ＫＣＳ ＭＯＳ器件。ＣＤＳ１８５３２ＫＣＳ ＭＯＳ管与外 部磁芯电感Ｕ配合工作。 （３）稳压电流控制。ＦＢ连接Ｒ１与Ｒ２组成稳压电路。 （４）输出滤波电路。输出电容器可平滑电感纹波电流 引起的输出电压纹波，并在瞬态负载条件下提供一个充电 电源。陶瓷电容器可与主输出电容并联起来，以进一步降 低输出电压纹波和尖峰。本设计并联Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５输 出滤波电容，进一步降低输出电压纹波和尖峰。 ４测试结果 （１）输出电压偏差测量。给输入端加上１６Ｖ的直流电 压，用万用表测试 ，输出电压偏差≤１５ｍＹ，测量结果 见表１。 表１输出电压偏差测量 次数 １ ２ ３ ４ （２）输出电流测量。给输入端加上１６Ｖ的直流电压， 将万用表与Ｒ 串联，多次测试输出电流均大于３Ａ，测量 结果见表２。 表２输出电流测量 次数 １ ２ ３ ４ 额定输出电流／Ａ ≥３ ≥３ ≥３ ≥３ 实际输出电流／Ａ ３．０３ ３．０５ ３．ＯＯ ３．Ｏ１ 输出电流是否不小于３Ａ 是 是 是 是 （３）输出噪声纹波峰峰值测量。当Ｕ１ 一１６Ｖ，ｊ—Ｊｃ 时，在输出端口与地测量噪声纹波电压峰峰值，实际输出 噪声纹波峰峰值均小于４０ｍＶ，满足要求，测量结果见 表３。 表３输出噪声纹波峰峰值测量 次数 １ ２ ３ ４ 额定输出纹波峰峰值／ｍＹ ≤５０ ≤５０ ≤５０ ≤５０ 实际输出纹波峰峰值／ｍＹ ３８ ３５ ３４ ３６ （４）负载调整率测量。满载即额定功率下的负载，轻 载一般为额定功率的２Ｏ 。由负载调整率Ｓ— Ｉｒ Ｔ Ｉｌ Ｉｕ【＊ 载 一１ Ｉ×１ Ｊ００ 可知，实际负载调整率达到５ ，测 量结果见表４。 表４负载调整率测量 次数 轻载电压／Ｖ 电专旋圩 续表 次数 满载电压／Ｖ 靛 额定负载调整率／（ 实际负载调整率／（ｖ 压压● ｖ ～ （５）电压调整率测量。电压调整率是表征稳压器稳压 ＝耋 性能优劣的重要指标，是指在负载和温度恒定、满载电流 的条件下，输出电压的相对变化量与输入变化量的百分 比。Ｕ１ 从１７．６Ｖ变化到１３．６Ｖ时，实际电压调整率小于 ０．３ ，测量结果见表５。毗 ｕ 表５电压调整率 ５次数 叫 １ ２ ３ ４ 输八１７．６Ｖ电压时输出／Ｖ ５．００６ ５．００９ ５．００７ ５．０１３ 输入电压１６Ｖ时输出／Ｖ ４．９９ ５．００ ５．００ ４．９９ 额定电压调整率／（瑚 ） ≤０．５ ≤Ｏ ５ ≤Ｏ．５ ≤Ｏ．５ 实际电压调整率／（ ）０．１４ ０．１８ ０ １４ ０．２６ （６）效率测量。根据效率ｐ－－ ×１００％可知， 输入 人 实际效率达到８７ ９／６以上，测量结果见表６。 表６效率测量数据 （７）过流保护电流值测量。当电流超过设定电流时， 设备自动保护，不输出以保护设备。由过流保护测量数据 （见表７）可知，电路的过流保护正常。 表７保护电流值测量 ５结束语 本设计将１６Ｖ额定输入电压转换为５Ｖ直流输出电 压。试验结果表明，该电源输出电压偏差小于１５ｍＶ，最 大输出电流大于３Ａ，同时输出噪声纹波电压峰峰值小于 ４０ｍＶ，负载调整率小于５ ，电压调整率小于０．３ ，效 率达到了８５ 以上，具有过流保护功能。 参考文献 ［－１］Ｍａｓｏｕｄ Ｂｅｈｅｓｈｔｉ．有益于消费者的电源设计要素ｒｊ］．中国电 子商情（基础电子），２０１２（１１）：５１－５３ ［２］任芷萍．电源设计之完全攻略ＥＪ］．电子与电脑，２００６（６）：１７ Ｅ３］李树明，褚丽歆．直流稳定电源纹波的测量方法研究ＥＪ３．电 源技术应用，２０１１（１０）：３０—３６ ２０１７ ｆ１（ＡＪ期Ｊ ２３
