DCDC降压变换器设计步骤
时间：2022-12-24 15:30:00
DCDC降压变换器设计步骤
- 前言
- 一、需求是什么？
- 二、设计步骤
-
- 1.选择开关电源转换器
- 2.电感选型
- 三、二极管选型
- 4.输入输出电容选型
前言
DCDC降压变换器设计步骤总结
一、需求是什么？
以废弃式声速仪充电电路为例
需求提炼：24V输入，5V1.5A输出
二、设计步骤
1.选择开关电源转换器
根据需要进行选择LM2596作为开关控制器
LM2596：3.3V、5V、12V 和可调输出版本
输出负载电流为 3A（Io电流，不是开关电流)
输入电压范围高达 40V
150kHz 内部振荡器的固定频率
其余参数请参考芯片数据手册
2.电感选型
(1)对于降压变换器，需要从Vinmax开始设计电感
(2)降压变化期占空比D=Vo/Vin=5/24=0.208
（3）周期为1/f=1/150kHz=6.67us
(4)关闭时间Toff为（1-D）T=（1-0.208）6.67=5.283
(5)伏秒积(以关闭时间计算)VoToff=55.283=26.417
（6）r取值0.3-0.在这里取r为0.3，则L*I=ET/r=88.05uH·A
(7)这里的负载是1.5A，IL=Io=1.5A
因此，需要L=58.7uH
(9)电感电流额定值必须不小于(1) r/2）IL=1.151.5=1.725A
综上所述，需要58.7uH/1.725A(或最接近此值)电感
三、二极管选型
选择二极管的经验规则是：
下面最大平均二极管电流的额定电流至少等于(最好至少两倍)(这是为了减少损失，因为其正压降随着额定电流的增加而显著减少)；
降压变换器最大二极管电流Io*（1-Dmin）
一般情况下，所选额定电压至少比以下最大二极管高20%(降压80%，留出安全裕度)
4.输入输出电容选型
输出电容的选择经验是，额定纹波电流应等于或大于上述计算的输出电容的最大有效电流，电容电压应至少高于20%-50%，钽电容应高于两倍。输出电压纹波等于Io×rDMIN×ESR，数字电路最好小于100mV
降压变换器输入电容最大有效电流D=0.5时，如果0.5不在范围内，选择最接近的输入值。
输入电容的经验是，额定纹波电流应等于或大于上述计算的输出电容的最大有效电流，电容电压应至少高于20%-50%，钽电容应高于两倍。Io*(1 rDMAX/2)*ESR要小于Vin的±5%~±10%以下。
电解电容量越大，ESR越小有利于减少纹波。ESL是大的。容量太大，电容器的自谐振频率降低。如果超过自谐振频率，则反映为情绪化，但不好。因此，容量应适中，而不是越大越好。对于高频滤波器，需要小电容器。
铝电解电容输入一般电源，抗冲击电流能力强
钽电容和陶瓷电容输出效果好
为什么这两种电容滤波效果好：esr、esl小
