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    1. 電子發燒友網 > 電源/新能源 > 電源設計應用 > 正文

      100V,30A 高壓大電流同步PWM降壓DC-DC

      2020年11月13日 11:03 ? 次閱讀

      1特性

      100V,30A高壓大電流同步PWM降壓DC-DC

      ●同步開關降壓轉換器

      ☆超寬輸入電壓范圍:10V-100V

      ☆輸出電壓范圍:1.2-60V

      ☆輸出電流高達30A

      ☆高達3.5A的柵極驅動電流

      ☆開關頻率可調:50kHz-500kHz

      ☆精準基準電壓:1.2V

      ☆可編程軟啟動,具有預偏置能力

      ☆可編程EN關斷延遲功能

      ☆ETSSOP20封裝

      ●多重保護功能

      ☆輸入欠壓保護

      ☆輸入過壓保護

      ☆輸出過壓保護

      ☆輸出過流保護

      ☆輸出短路保護

      ☆過溫保護

      ●應用領域

      ☆電動代步電源系統

      ☆太陽能電源系統

      無人機電源系統

      ☆電信網絡總線轉換器

      ☆工業DC-DC電機驅動

      2功能簡介

      PL5901X系列產品是適用于輸入電壓高達100V的超寬輸入范圍、高性能同步降壓DC-DC的PWM控制器。

      PL5901X系列通過驅動一對外部整流和續流MOS-FET實現大輸出電流(可達10A)、超寬出入范圍(12-100V)的DC-DC降壓應用。PL5901X可外部編程調整開關頻率,可調范圍為50kHz-500kHz,實現在不同應用下對轉換效率、體積、功率大小的靈活設計。PL5901X可根據內部精準的基準電壓調整輸出電壓的大小以及高輸出精度的要求。

      PL5901X系列保護功能齊全,具有可編程設置的輸入欠壓、輸入過壓、和輸出過流保護以及電源電流低于10μA時的自動關閉模式。

      PL5901X系列是電動代步電源系統、太陽能電源系統、無人機電源系統、電信總線網絡轉換器、工業電機驅動等高壓、大電流應用的理想選擇。

      3引腳定義及功能

      PL5901X(ETSSOP20封裝)引腳功能

      4性能指標

      注:1)超過正常范圍可能會損壞IC。

      2)超出推薦范圍外應用可能會損壞IC。

      4.4電氣特性(非特殊說明,以下參數在Vin=12V,TJ=25°C條件下測試)

      5典型應用

      5.1恒壓輸出應用

      5.11原理圖

      5.13恒壓應用PCB設計參考

      對于一個好的電源設計,PCB布板是非常關鍵的。下面是一些關鍵原件的布板指南,在這里面我們要綜合考慮好的變換器效率、散熱性能以及盡可能減小EMI的發射等因,功率部分PCB布局請參考圖3:

      圖3PCB設計參考

      PCB布局注意事項:

      1)輸入退耦電容需盡可能靠近IC的Pin腳

      2)AGND與PGND在IC底部連接

      3)模擬信號接AGND

      針對圖2應用原理圖,布局參考如下布局如圖4:

      圖4恒壓應用DEMOPCB設計參考

      5.2恒壓恒流應用

      5.21恒壓恒流應用原理圖

      圖6恒流控制電路

      5.22恒壓恒流應用PCB設計

      圖7恒流恒壓應用DEMOPCB設計參考

      5.3開關頻率設計

      PL5901X的開關頻率設置計算如公式(1),例如頻率設置為200kHz時,電阻設置120kΩ。

      5.4過流保護設計

      PL5901X的逐周限流是由OCSET和AGND之間的Rocset和感應電阻Rsns與電感串聯構成的。電流限制公式如下:

      5.5輸出電壓設計

      通過選擇R1和R2來設定適當的輸出電壓。為了使低負載下的功耗最小化,R1和R2都需要選擇較大的阻值。兩個電阻的值都建議在10k到1m之間。例如:選擇R1=200k,則R2可計算為:

      圖8輸出電壓設置

      5.6電感設計

      1)電感選擇需要滿足最大紋波電流,建議紋波電流為最大平均電流的40%左右,計算公式如下:

      FSW為開關頻率;

      IOUT_MAX為最大負載電流。

      VIN

      0.4×FSW×IOUT_MAX

      PL5901X對紋波電流的變化不太敏感。因此,電感的最終選擇可以稍微偏離計算值,而不會顯著影響性能。

      2)電感選擇必須滿足額定飽和電流的要求,以保證在滿載條件下電感電流峰值有足夠的余量。

      3)電感器的DCR和開關頻率下的鐵芯損耗必須足夠低,才能達到預期的效率要求。為了獲得良好的綜合效率,最好選用DCR《10mohm的電感器。

      5.7輸出電容設計

      輸出電容的選擇是需要輸出紋波噪聲的要求。在選擇電容器時,必須同時考慮穩態和瞬態輸出電容要求。為了獲得最佳的性能,建議使用X5R或更好等級的陶瓷電容器。

      5.8輸入電容的設計

      多層陶瓷電容器具有極低的ESR和較小的占板面積,是降壓變換器輸入解耦的理想選擇。輸入電容應該盡可能靠近控制器。10μF甚至更大值的電容器可以用來減少輸入電流紋波。

      當只選擇陶瓷電容器作為輸入電容時要當心輸入供電線過長,輸出端的負載會在VIN引腳處引起振鈴,這種振鈴可能與輸出耦合,系統誤認為環路不穩定,甚至可能會損壞控制器,在這種情況下,需要放置體積更大的電解電容或者鉭電容器,以較少輸入引線與Cin之間的振鈴的發生。

      5.9BST電容設計

      BST與SW引腳之間的自舉電容在每個周期的開啟過程中提供柵電流給高側FET器件柵充電,也為自舉電容提供充電。自舉電容的推薦值是0.1μF到1μF之間。CBST應該是一個高質量,低ESR的陶瓷電容器且靠近器件的引腳,以盡量減少潛在的破壞性電壓瞬變造成的微量電感。

      5.10VCC電容設計

      VCC電容的主要作用是提供驅動和自舉電容的峰值瞬態電流,并為VCC穩壓器提供穩定性。CVCC的值應該至少是CBST值的10倍,并且應該是質量好、ESR低的陶瓷電容器。CVCC應該放置在靠近IC引腳的位置,以盡量減少由微量電感引起的潛在破壞性電壓瞬變。

      5.11MOSFET設計

      MOSFET設計選擇應考慮以下參數:

      ?額度電壓

      ?導通內阻

      ?驅動閾值電壓

      高側和低側MOSFET的額定電壓基本上等于功率級輸入電壓VIN。在VIN(MAX)中應該添加30%的安全系數。

      聯系方式:

      華南:肖祥富(18126469226)

      華北:喬克義(18621930389)

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