采用XL6019的直流至直流提升转换器

[导读]USB-C型移动充电器和电源库的输出电压固定在5V。一个小型的高效提升转换电路可以将它们转换成12V电源。12V是提供电子器件最常用的电压级之一。其他输出电压可以通过修改两个反馈电阻的值来实现。

USB-C型移动充电器和电源库的输出电压固定在5V。一个小型的高效提升转换电路可以将它们转换成12V电源。12V是提供电子器件最常用的电压级之一。其他输出电压可以通过修改两个反馈电阻的值来实现。

本文介绍了利用XL半汽车/工业级提升/BKK-UST-XL6019芯片来满足这一要求的电路。它的输入电压范围是5V到40V,开关频率固定在180KZ,因此输入电压可以更高(例如9V)。芯片的最大开关电流为5a,25度.一个多圈电位器允许用户设置输出电压精确到12.0V。该芯片的内部NMOS降低了电路板的尺寸、复杂性和EMI(RDSON:110MM,25度C)。该芯片提供优秀的线路/负载调节数字和内部软起动电路。

示意图和电路板已经设计使用了 PCB ,本文利用SDL1020-E直流负载、VEVorSC240M热成像相机和SINVED1104XE示波器对输出电压稳定性、热应力和输出噪声进行了测试。变换器的电路板布局遵循几种设计规则,如实现功率平面、缝合通道和地面路径的低阻抗。该输入连接器是一个5aUSB类型的C,这使一个方便用户的板,现在的便携式应用。

电路分析

图1显示了提升转换器的示意图。电路的核心是XL6019芯片。

图1:使用XL6019的DC-DC提升转换器的示意图

根据XL6019的数据表,"XL6019调节器是一个广泛的输入范围、电流模式、直流/直流转换器,能够产生正负输出电压。它可以被配置为一个提升, 回飞 ,或逆变转换器。内置的N-通道电力MOSFET和固定频率振荡器,电流模式体系结构,在广泛的供应和输出电压稳定运行。XL6019调节器是便携式电子设备应用的一种特殊设计。"

usb是6针usb4125型的C型连接器,能处理最多5a。图2显示了这样的连接器。

图2:usb41255C型连接器

R2和R3是5.1K拉下电阻器,表明连接器是高电流负载侧。对于USB型C屏蔽连接有不同的看法。一般来说,USB连接器的屏蔽(电缆的外环)不应该为EMI的目的与地面连接,然而,一些专家认为USB型-C是不同的。让我们知道你在评论中的意见。在这个电路中,防护罩已经连接到地面。

D1是一个小型2mmLED显示5V输入连接。R1限制电流到LED。C1和C5是用于稳定开关调节器对电流涌流和输入噪声的输入电容器。C5必须尽可能接近控制器芯片的输入销。L1是一个47额的电感和D-2是一个mbrd835Lg肖特基二极管,两个基本元素的提升转换器。

D-2的低正向电压使其适合其数据表所建议的应用:"该开关模式功率整流器使用肖特基屏障原理与专有屏障金属,设计用于输出整流器,自由轮,保护和转向二极管在开关电源,逆变器和其他感应开关电路。R4和R5是反馈电阻,R6是一个多圈电位器来微调输出电压。用这些电阻值,输出可以固定在12V上,其他输出电压可以通过修改R4和R5来实现,但是,输出电容器(C1、C2和C3)的电压等级应该重新考虑。C1…C3是输出电容器,以稳定输出和减少噪音。

PCB布局

图3显示了设计的电路板布局。它是一个两层的PCB板,所有的组件都是SMD。C5是焊接在电路板的背面,尽可能接近文销。

图3:直流至直流提升器的PCB布局

要设计这样一个转换器的电路板布局,你必须总是使用铜平面而不是轨道连接高电流电路板网。低阻抗的地面路径和无环地面设计(环路应该尽可能小)是另外两个重要的设计规则。输入/输出旁路电容器的接地销应该找到最短的通往地面的路径,这就是为什么多条通道包围了接地销。USB连接器的屏蔽销已经连接到地面(让我们知道你的意见)。图4显示了PCB板的装配图。

图4:DC-DC提升器的装配图

装配和测试

图5显示了组装的PCB板。您不应该有一个特殊的问题焊接组件,但是焊接控制器,电感器,USB连接器,和肖特基二极管更容易使用热空气站。

图5:直流至直流升压转换器的装配电路板

该提升转换板已测试输出噪音,电压稳定性(负载调节,0.7a)和热应力组件(0.7a负载),由USB型C移动充电器。在测试中,手机充电器的内部电流限制将输出电流限制在700MA。图6显示输出电压(无负载/0.7a负载),图7显示升压转换器的输出噪声(0.7a负载)。为了降低输出时的噪音,在负载上尽可能靠近一些电容器。图8显示了在15分钟操作后部件的热应力。电路板上的最热点已被发现在开关调节器的上部边缘,测量在大约59度。