В статье мы рассмотрим конструкцию модуля, представляющего собой мощный неизолированный понижающий DC-DC преобразователь с выходным напряжением 5 В и выходным током до 7 А (Рисунок 1).
Основные отличительные характеристики преобразователя:
- Широкий диапазон входного напряжения 7 В – 50 В;
- Выходное напряжение 5 В, выходной ток до 7 А;
- Защита по перегреву;
- Рабочая частота преобразователя 250 кГц;
- Размеры платы: 45.04 мм × 22.82 мм;
 |
|
| Рисунок 1. | Модуль мощного понижающего DC-DC преобразователя 5 В/7 А на микросхеме LM5116. |
Основой преобразователя выступает микросхема Texas Instruments LM5116, которая представляет собой интегральный DC-DC преобразователь, предназначенный для применения в системах с высоким напряжением питания или с меняющимся в широком диапазоне напряжением питания, например в автомобильной технике, автомобильных USB адаптерах, промышленных драйверах электродвигателей постоянного тока. Принципиальная схема преобразователя изображена на Рисунке 2.
 |
|
| Рисунок 1. | Принципиальная схема DC-DC преобразователя с выходным напряжением 5 В и выходным током до 7 А. |
Кроме того, конструкция включает в себя мощнай дроссель и два N-канальных MOSFET. Отличительной особенностью интегрального преобразователя LM5116 является возможность работы как со стандартными полевыми транзисторами (MOSFET), так и с полевыми транзисторами с логическими уровнями управления (logic level MOSFET). Преобразователь работает на частоте 250 кГц.
Принцип работы преобразователя основан на управлении по току дросселя с применением эмуляции линейного изменения тока. Токовый режим работы обеспечивает связанное линейное регулирование, пошаговое ограничение тока, простоту реализации цепи обратной связи. Использование метода эмуляции линейного изменения тока снижает чувствительность схемы к шуму ШИМ, обеспечивая надежное управление с очень маленькой скважностью, что необходимо в приложениях с высоким входным напряжением.
Резистор R5 и конденсатор С9 образуют снабберную цепь и в данном случае не используются. Конденсатор С7 в цепи установки блокировки при снижении напряжения питания предназначен для реализации режима кратковременного ограничения тока и в данной схеме не используется.
Рабочая частота преобразователя программируется в диапазоне от 50 кГц до 1 МГц. Микросхема LM5116 управляет внешними MOSFET верхнего и нижнего плеча с адаптивной регулировкой длительности задержки между сигналами открытия транзисторов (длительность мертвого времени). Выбранный пользователем режим эмуляции диода (режим принудительной ШИМ) обеспечивает прерывистый режим работы с целью повышения эффективности в условиях малой нагрузки. Система блокировки при низком токе холостого хода отключает контроллер, и его потребление снижается до уровня менее 10 мкА.
Дополнительные функции контроллера LM5116 включают в себя высоковольтный регулятор смещения, автоматическое переключение на внешнее смещение для повышения эффективности, схему тепловой защиты, синхронизацию частоты, пошаговое ограничение тока и регулируемую блокировку при пониженном напряжении.
Микросхема LM5116 выпускается в 20-выводном корпусе HTSSOP с дополнительной теплоотводящей контактной площадкой.
Внешний вид платы с установленными элементами изображен на Рисунке 3. Список компонентов приведен в Таблице 1. Расположение элементов и подключение модуля преобразователя представлено на Рисунке 4. Рисунок печатной платы и Gerber-файлы для производства печатной платы доступны для скачивания в разделе загрузок.
| Таблица 1. Список примененных компонентов. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
 |
|
 |
|
| Рисунок 3. | Внешний вид печатной платы преобразователя с установленными компонентами. |
 |
|
| Рисунок 4. | Расположение элементов на плате и подключение преобразователя. |
Купить LM5116 на РадиоЛоцман.Цены
