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1、电动自行车USB接口充电电源的设计魏明苏州大学应用技术学院摘要：设计了一种基于LM5117芯片的降压型直流稳压电源，电路输入电压范围32V至56V、输出电压5V,输出最大电流8A,适用于安装在电动自行车上，可同吋满足4路2A电流USB接口供电，系统待机功耗低、转换效率高，具有过流保护、欠压保护、软起动等功能，经过实际测试验证，系统稳定可靠，具有很高实用价值。关键词：稳压屯源;转换效率;纹波电压;过流保护;DesignofUSBinterfacepowersupplyforelectriebicyc
2、leWeiMingAppliedTechnologyCollegeofSoochowUniversity;Abstract：AbuckDCregulatedpowersupplybasedonLM5117chipisdesigned.Thecircuitinputvoltagerangeis32Vto56V,outputvoltageis5V,andoutputmaximumcurrentis8A.Thisdeviceissuitableformountingonanelectricbicycle
3、,andcansimultaneouslysatisfy4way2AcurrentbyUSBintcrfacc.Thesystemhastheadvantagesoflowstandbypowerconsumption,highconversionefficiency,over-currentprotection,under-voltageprotection,softstart,andotherfunctions.Throughactualtestandverification,thesyste
4、misstableandreliable,andhashighpracticalvalue.Keyword：regulatedpowersupply;conversionefficiency;ripplevoltage;overcurrentprotection;o引言近年来移动设备越来越多，人们对其依赖程度越来越强，但其自身电池容量限制，需要及时充电。同时随着电子设备对电源系统的性能要求越来越高，尤其是在宽范围输入电压和大电流负载的应用中，对于系统的瞬态响应特性、精度特性及抗干扰特性等的要求更是
5、异常严苛，因此设计具有这些高性能的开关电源是目前电源设计的主要方向1±1。移动或手持设备功能越來越多，导致其功率也口益增大，要求空载到大负载情况下都要具有高稳定性，这也成为DC-DC（直流到直流电压变换）设计和应用的重点宜。因此，移动电源能够解决便携数码产品在户外无法充电和不能长时间工作的问题空1。木文设计一款用于安装在电动自行车上的DC-DC降压稳压电源，由于电动车电池容量大，可以为户外活动吋各种移动设备提供充足的后备能量。1电路工作原理芯片LM5117属于同步降压控制器，可从5.5V至65V宽
6、工作电压范围工作。其采用仿真电流斜坡的电流方式控制输岀电压EL效率高，纹波噪声低，振荡器频率工作在50kIlz至750kIlzZ间，本文设计频率为230kIIz;输入电压经过电容滤波和电阻分压给芯片的1脚（UVLO）供电，当UVL0电压低于0.4V时，LM5117系统关断，不工作，在0.4V至1.25V之间，芯片工作在待机模式，大于1.25V时，驱动器的H0和L0启用，进而控制M0S功率管通断，功率管导通期间给电感充电，关断后由电感放电，即输岀电压，芯片检测输岀端电压阀值大小，反馈控制MOS功率管
7、通断时间比，稳定输出电压。由LM5117芯片控制的降压电路完整原理图如图1所示，系统支持四路USB,J1、J2是USB接口座子，以下各计算公式中字符标识参照图lo图1系统总电路图卜载原图2电源转换电路设计2.1MOS功率开关管与充电二极管选型功率开关管的选型:首先根据输入电压确定漏极-源极之间电压仏，48V电动车的屯池充满屯时最高达56V,所以Vds>56V;为了提高效率，减少热损耗，且兼顾封装尺寸，应选择导通电阻Rds较小的型号，虽然LM5117驱动器输出电流达3A,但是栅极-源极寄生电容4也
8、必须小，以减少开启损耗，综合考虑，选用CSnl8540Q5B,其中Vns=60V,阀值电压在VGS=4.5V时，导通电阻RI)S=2.6mQ,贴片式封装有利于电路的集成。充电二极管D1必须选择快恢复二极管，作用是当功率管Q2导通时，电源VCC通过D1为电容G充电。2.2系统工作频率参数设计根据震荡频率确定出，通常开关电源的工作频率越高，所需的电感体积越小，但损耗随之增大。用以下的公式可以计算fs=230kHz开关频率下的定时电阻&值：选择标称值22kQ,重新计算频率得到fs=226
