车载24V转5V开关电源的分析与设计_刘永春.pdf

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1、设计●研究Design●Research车载24V转5V开关电源的分析与设计刘永春，王柯，刘海涛（中国重汽集团技术发展中心，山东济南250002）摘要：介绍一种DC-DC（车载24V转5V）开关电源的分析与设计方法，采用LM22676系列的电源管理芯片，详细说明电路结构、电路中元件的选择及PCB的布线方法，并给出较为详细的电路图和测试结果。关键词：开关电源；DC-DC；电源纹波中图分类号：U463.63文献标识码：A文章编号：1003-8639（2013）09-0004-04AnalysisandDesignofSwitchingPowerFrom24Vto5VonVehiclesLI

2、UYong-chun，WANGKe，LIUHai-tao（TechnicalDevelopmentCenterofChinaNationalHeavyDutyTruckGroupCo.，Ltd.，Jinan250002，China）Abstract：TheauthorintroducestheanalysisanddesignmethodofaDC-DCvehicleswitchingpower（24V／5V）withthepowermanagementchipofLM22676series；elaboratesitscircuitstructure，elementselectioni

3、ncircuitandthePCBwiringmethod，presentsthedetailedcircuitdiagramandthetestresults.Keywords：switchingpower；DC-DC；powersupplyripple电源是电子设备的重要组成部分，其性能的优由内部工作在500kHz固定频率的振荡器提供，集成劣直接关系到整个系统的安全性和可靠性指标。目了一个输出电流能力为3A的N沟道MOSFET作为开前常用的直流稳压电源分线性电源和开关电源两关，并通过这个MOSFET获得90%的高效率。还有种，其中开关电源被誉为高效节能电源，开关电源一使能控制输入端

4、，可使稳压器休眠至静态电流为内部关键元器件工作在高频开关状态，其本身耗能25μA的待机状态。该系列的产品还具有内置热关很低而效率高，已在汽车电子、通信、计算机等各断、限流和远程关断等故障保护特性。个领域得到了广泛应用。特别是DC-DC开关电源的该系列芯片提需求也越来越大，因此，设计一款高效稳定的开关供了两种封装形式电源具有非常重要的应用价值。PSOP-8和TO-263，24V或12V是国家规定的车辆系统的标称电压，本文采用PSOP-8但车辆上各传感器、CPU、一些逻辑集成芯片等的封装，这种封装有供电电压一般是5V，这就需要直流电源变换，把为散热设计的裸露蓄电池电压24V或12V的直流电

5、压变换为5V的直流式焊盘。LM22676电压。本文提出了一种车载24V转5V开关电源的设芯片引脚分布图如计方法。图1所示。BOOT—提供触发电压EN—使能电路主要由集引脚FB—将输入转化到内部电1设计目标及元件的选择成电源管理芯片、压放大器GND—搭铁NC—未结合车辆的实际应用，在本设计中制定了如下钳位二极管、电连接SW—开关节点Uin—输入设计参数：①电源电压输入24V，输入电压范围9~感、电容组成。当电源电压36V；②输出电流2A；③输出电压5V；④电源纹MOSFET导通时，图1LM22676芯片各引脚分布图波控制在20mV以内。Uin通过电感给负载1.1电源管理芯片的选择供电，此

6、时电感两端电压为正电压；当MOSFET断采用国家半导体LM22676系列的电源管理芯开时，电感、电容和钳位二极管构成一个续流回片，该芯片具有良好的线性与负载调节特性和内部路。由于电感的自感作用在MOSFET断开瞬间，电补偿电压模式控制，具有宽广的输入电压范围4.2~流从电路的左端到右端，流过负载，从搭铁线返42V，可以驱动电流高达3A的负载，开关时钟频率回，经过钳位二极管，返回到电感的左端。本电路修改稿收稿日期：2013-07-17作者简介：刘永春（1982-），女，工学硕士，主要从事柴油机电控系统的开发研究。4《汽车电器》2013年第9期Design●Research设计●研究通过P

7、WM保持频率不变（即500kHz的开关频率），取一个合适的电感值。但在选择电感时需要注意的改变脉宽来调节MOSFET的导通和关断时间，以保是：大电感瞬态响应慢，但输出电压纹波峰峰值持输出电压不变，从而实现稳压的目的。电路原理小；小电感瞬态响应快，但输出电压纹波峰峰值会框图如图2所示。增大。本设计中，在最大输入电压36V的情况下，计算出L值约为21.5μH，考虑到纹波的要求和设计成本的控制，实际选用了标称值为22μH的电感。为避免电感饱和，电感的