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用于DC10V~80V输入,输出5V,输出最大2.1A的应用演示,转换效率可以达到90%以上。
芯片固定开关频率100KHz,输出电压支持1.25V至20V之间任意调节。
原理图
备注:1.DZ1、Q1、R6用于输入防反接保护;
2. R8用于抑制输入端浪涌电流。
物料清单
序号 | 数量 | 参考序号 | 说明 | 生产商型号 | 生产商 |
1 | 1 | C1 | 0.1uF,100V,Ceramic,X7R,0805 | C2012X7R2A104K | TDK |
2 | 2 | C2,CC | 1uF,50V,Ceramic,X7R,0805 | C2012X7R1H105K | TDK |
3 | 1 | CFF | 33nF,50V,Ceramic,X7R,0603 | C1608X7R1H333K | TDK |
4 | 2 | CINA,CINB | 47uF,100V,Electrolytic,8*11.5 | YXJ-100V-47uF | Rubycon |
5 | 1 | COUT | 220uF,25V,Electrolytic,6.3*11 | YXJ-25V-220uF | Rubycon |
6 | 1 | D1 | 150V,10A,Schottky,TO277 | FSV10150 | Fairchild |
7 | 1 | DZ1 | 10V,500mW,ZENER,LL34 | TCBZV55C 10 | TAK CHEONG |
8 | 1 | L1 | 100uH,3A,Inductor,16*8 | CS127125-T42 | Hulsin |
9 | 1 | Q1 | 150V,5A,N-CHANNEL,MOSFET,SOP8 | NCE1505S | NCE POWER |
10 | 1 | R1 | 3.3KΩ,1%,1/16W,Thick Film,0603 | RC0603xR-073301L | Yageo |
11 | 1 | R2 | 10KΩ,1%,1/16W,Thick Film,0603 | RC0603xR-071002L | Yageo |
12 | 2 | R3,R4 | 0.091Ω,1%,1/4W,Thick Film,1206 | RC1206xR-070R091 | Yageo |
13 | 1 | R5 | 0.15Ω,1%,1/4W,Thick Film,1206 | RC1206xR-070R15L | Yageo |
14 | 1 | R6 | 100KΩ,1%,1/4W,Thick Film,1206 | RC1206xR-071003L | Yageo |
15 | 1 | R8 | 10Ω,NTC Thermistor | MF72-10D11 | KeMin |
16 | 1 | U1 | 100KHz,2.1A,90V,BUCK DC/DC Converter,TO263-7L | XL7056 | XLSEMI |
性能数据
转换效率(不包含DZ1,R6,R8和Q1器件)
VIN=12V | VIN=24V | ||||||||
VIN(V) | IIN(A) | VOUT(V) | IOUT(A) | EFF(%) | VIN(V) | IIN(A) | VOUT(V) | IOUT(A) | EFF(%) |
12.18 | 0.048 | 5.002 | 0.1 | 86.10 | 24.17 | 0.027 | 5.021 | 0.1 | 78.39 |
12.18 | 0.092 | 4.996 | 0.2 | 89.07 | 24.17 | 0.050 | 5.015 | 0.2 | 83.16 |
12.18 | 0.181 | 4.996 | 0.4 | 90.55 | 24.16 | 0.096 | 5.011 | 0.4 | 86.60 |
12.15 | 0.272 | 4.996 | 0.6 | 90.57 | 24.15 | 0.143 | 5.011 | 0.6 | 87.37 |
12.14 | 0.366 | 4.995 | 0.8 | 90.03 | 24.15 | 0.190 | 5.010 | 0.8 | 87.44 |
12.13 | 0.461 | 4.995 | 1.0 | 89.34 | 24.14 | 0.238 | 5.009 | 1.0 | 87.04 |
12.13 | 0.558 | 4.995 | 1.2 | 88.49 | 24.13 | 0.288 | 5.009 | 1.2 | 86.61 |
12.11 | 0.658 | 4.994 | 1.4 | 87.74 | 24.12 | 0.338 | 5.009 | 1.4 | 86.09 |
12.09 | 0.760 | 4.994 | 1.6 | 86.96 | 24.12 | 0.389 | 5.008 | 1.6 | 85.49 |
12.08 | 0.864 | 4.993 | 1.8 | 86.08 | 24.11 | 0.440 | 5.007 | 1.8 | 84.90 |
12.07 | 0.971 | 4.992 | 2.0 | 85.19 | 24.11 | 0.493 | 5.006 | 2.0 | 84.30 |
12.06 | 1.025 | 4.991 | 2.1 | 84.78 | 24.10 | 0.519 | 5.006 | 2.1 | 84.05 |
VIN=36V | VIN=48V | ||||||||
VIN(V) | IIN(A) | VOUT(V) | IOUT(A) | EFF(%) | VIN(V) | IIN(A) | VOUT(V) | IOUT(A) | EFF(%) |
36.17 | 0.019 | 5.028 | 0.1 | 71.65 | 48.16 | 0.016 | 5.033 | 0.1 | 65.73 |
36.17 | 0.035 | 5.020 | 0.2 | 78.86 | 48.16 | 0.028 | 5.030 | 0.2 | 74.60 |
36.17 | 0.066 | 5.018 | 0.4 | 83.83 | 48.16 | 0.052 | 5.027 | 0.4 | 81.07 |
36.16 | 0.098 | 5.017 | 0.6 | 85.38 | 48.16 | 0.075 | 5.026 | 0.6 | 83.27 |
36.16 | 0.129 | 5.017 | 0.8 | 85.78 | 48.16 | 0.099 | 5.025 | 0.8 | 84.06 |
36.16 | 0.162 | 5.016 | 1.0 | 85.73 | 48.16 | 0.124 | 5.024 | 1.0 | 84.33 |
36.16 | 0.195 | 5.016 | 1.2 | 85.45 | 48.16 | 0.149 | 5.023 | 1.2 | 84.28 |
36.16 | 0.228 | 5.015 | 1.4 | 85.05 | 48.16 | 0.174 | 5.022 | 1.4 | 84.00 |
36.14 | 0.263 | 5.016 | 1.6 | 84.60 | 48.16 | 0.200 | 5.022 | 1.6 | 83.63 |
36.14 | 0.297 | 5.016 | 1.8 | 84.12 | 48.16 | 0.226 | 5.021 | 1.8 | 83.22 |
36.13 | 0.332 | 5.016 | 2.0 | 83.63 | 48.16 | 0.252 | 5.020 | 2.0 | 82.79 |
36.13 | 0.350 | 5.015 | 2.1 | 83.38 | 48.15 | 0.265 | 5.020 | 2.1 | 82.62 |
VIN=60V | VIN=72V | ||||||||
VIN(V) | IIN(A) | VOUT(V) | IOUT(A) | EFF(%) | VIN(V) | IIN(A) | VOUT(V) | IOUT(A) | EFF(%) |
60.16 | 0.013 | 5.035 | 0.1 | 62.46 | 72.16 | 0.011 | 5.036 | 0.1 | 61.22 |
60.16 | 0.023 | 5.028 | 0.2 | 74.29 | 72.16 | 0.020 | 5.033 | 0.2 | 71.17 |
60.15 | 0.042 | 5.017 | 0.4 | 79.63 | 72.15 | 0.036 | 5.022 | 0.4 | 77.99 |
60.15 | 0.062 | 5.025 | 0.6 | 81.11 | 72.15 | 0.052 | 5.018 | 0.6 | 80.56 |
60.15 | 0.081 | 5.028 | 0.8 | 82.25 | 72.15 | 0.068 | 5.016 | 0.8 | 82.03 |
60.16 | 0.099 | 5.009 | 1.0 | 83.93 | 72.15 | 0.084 | 5.014 | 1.0 | 82.63 |
60.16 | 0.119 | 5.006 | 1.2 | 83.98 | 72.15 | 0.101 | 5.012 | 1.2 | 82.86 |
60.16 | 0.139 | 5.004 | 1.4 | 83.90 | 72.15 | 0.117 | 5.010 | 1.4 | 82.95 |
60.16 | 0.159 | 5.002 | 1.6 | 83.72 | 72.15 | 0.134 | 5.008 | 1.6 | 82.82 |
60.16 | 0.179 | 4.999 | 1.8 | 83.47 | 72.15 | 0.151 | 5.005 | 1.8 | 82.64 |
60.15 | 0.200 | 4.996 | 2.0 | 83.14 | 72.16 | 0.168 | 5.003 | 2.0 | 82.39 |
60.15 | 0.210 | 4.995 | 2.1 | 83.00 | 72.16 | 0.177 | 5.002 | 2.1 | 82.24 |
应用信息
输入电容选择
在连续模式中,转换器的输入电流是一组占空比约为VOUT/VIN的方波。为了防止大的瞬态电压,必须采用针对最大RMS电流要求而选择低ESR(等效串联电阻)输入电容器。对于大多数的应用,1个10uF的输入电容器(高电压输入热插拔上电时会产生较大幅度尖峰电压,需要加大输入电容容量进行吸收)就足够了,它的放置位置尽可能靠近XL7056的位置上。最大RMS电容器电流由下式给出:
其中,最大平均输出电流IMAX等于峰值电流与1/2峰值纹波电流之差,即IMAX=ILIM-△IL/2。在未使用陶瓷电容器时,还建议在输入电容上增加一个0.1uF至1uF的陶瓷电容器以进行高频去耦。
输出电容选择
在输出端应选择低ESR电容以减小输出纹波电压,一般来说,一旦电容ESR得到满足,电容就足以满足需求。任何电容器的ESR连同其自身容量将为系统产生一个零点,ESR值越大,零点位于的频率段越低,而陶瓷电容的零点处于一个较高的频率上,通常可以忽略,是一种上佳的选择,但与电解电容相比,大容量、高耐压陶瓷电容会体积较大,成本较高,因此使用0.1uF至1uF的陶瓷电容与低ESR电解电容结合使用是不错的选择。
输出电压纹波由下式决定:
式中的F:开关频率,COUT:输出电容,△IL:电感器中的纹波电流。
电感选择
虽然电感器并不影响工作频率,但电感值却对纹波电流有着直接的影响,电感纹波电流△IL随着电感值的增加而减小,并随着VIN和VOUT的升高而增加。用于设定纹波电流的一个合理起始点为△IL =0.3*ILIM,其中ILIM为峰值开关电流限值。为了保证纹波电流处于一个规定的最大值以下,应按下式来选择电感值:
续流二极管
续流二极管建议使用肖特基二极管,比如FSV10150。它的额定值为平均正向电流10A和反向电压150V。5A电流下典型正向电压为0.6V。该二极管仅在开关关断期间有电流流过。峰值反向电压等于稳压器的输入电压。在正常工作时平均正向电流可计算如下:
PCB布局指南
1. VIN、GND、SW、VOUT等功率线,粗、短、直;
2. FB,CSN,CSP走线远离电感与肖特基等开关信号地方,建议使用地线包围;
3. 输入电容靠近芯片VIN与GND引脚,电解电容正极靠近芯片VIN引脚,负极靠近肖特基阳极,缩短开关电流回路。
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