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          美信案例:確保打印頭電源動(dòng)態(tài)輸出電壓的參考設(shè)計(jì)

          作者: 時(shí)間:2011-09-05 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          引言

          該參考設(shè)計(jì)能夠提供可調(diào)節(jié)的高壓輸出,用于打印頭供電。設(shè)計(jì)包括完整的原理圖、材料清單(BOM)、效率測(cè)量及測(cè)試結(jié)果。

          打印機(jī)設(shè)計(jì)的基本考慮

          打印機(jī)速度的提高使得打印頭消耗的功率增大,打印頭溫度提升。如果打印機(jī)溫度過(guò)高,墨跡將容易受到污染;如果溫度過(guò)低,墨跡又會(huì)變得模糊。因此,為了獲得較高的打印質(zhì)量,打印頭的熱管理非常關(guān)鍵。通常需要微控制器調(diào)節(jié)打印速度,保證工作溫度介于兩個(gè)溫度門限之間,而打印機(jī)馬達(dá)的速度是靠作用在馬達(dá)上的可變直流電壓調(diào)節(jié)的。

          參考設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

          參考設(shè)計(jì)采用MAX15005電源控制器,能夠?yàn)榇蛴C(jī)馬達(dá)提供動(dòng)態(tài)變化的直流電壓(高達(dá)45V)。微控制器產(chǎn)生的PWM輸出經(jīng)過(guò)RC濾波后連接到MAX15005的SS引腳,通過(guò)改變PWM信號(hào)即可調(diào)節(jié)輸出電壓。打印機(jī)啟動(dòng)時(shí),馬達(dá)需要較大的勵(lì)磁電流,MAX15005具有打嗝式保護(hù),在此應(yīng)用中非常理想。MAX15005可以進(jìn)入打嗝模式,限制電源輸出以降低速率,從而保護(hù)所有電路元件。勵(lì)磁結(jié)束后,馬達(dá)將吸收常規(guī)工作電流,轉(zhuǎn)換器進(jìn)入正常工作模式。

          規(guī)格和設(shè)計(jì)電路

          參考設(shè)計(jì)滿足以下規(guī)格:

          輸入電壓:32V至45V

          輸出電壓:25V至45V (通過(guò)微控制器由外部調(diào)節(jié))

          輸出電流:0至2A

          輸出紋波:±0.5V

          輸入紋波:±100mV

          效率:> 93% (滿負(fù)荷時(shí))

          開(kāi)關(guān)頻率:400kHz

          圖1所示電路滿足上述規(guī)格,該設(shè)計(jì)中,輸出電壓可能低于或高于輸入電壓,MAX15005配置為SEPIC架構(gòu)。

          圖1. MAX15005A SEPIC轉(zhuǎn)換器原理圖,F(xiàn)SW = 400kHz

          表1列出了參考設(shè)計(jì)的材料清單(BOM)。

          表1. 打印頭電源BOM

          效率曲線

          效率與負(fù)載電流的關(guān)系曲線如圖2和圖3所示,圖2和圖3的輸出電壓分別為:VOUT = 25V和VOUT = 45V。

          圖2. 負(fù)載電流與轉(zhuǎn)換器效率,VOUT = 25V

          圖3. 負(fù)載電流與轉(zhuǎn)換器效率,VOUT = 45V


          實(shí)驗(yàn)結(jié)果

          不同輸入激勵(lì)時(shí),轉(zhuǎn)換器輸出電壓與負(fù)載電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖所示。

          測(cè)試條件:VIN = 45V和VOUT = 45V。

          Ch1:輸出電壓;Ch2:輸入電壓;Ch3:MOSFET漏極電壓;Ch4:輸出電流

          測(cè)試條件:VIN = 32V和VOUT = 45V。

          Ch1:輸出電壓;Ch2:輸入電壓;Ch3:MOSFET柵極電壓;Ch4:輸出電流

          測(cè)試條件:VIN = 45V和VOUT = 45V。

          Ch1:輸出電壓;Ch2:輸入電壓;Ch3:MOSFET柵極電壓;Ch4:輸出電流。

          測(cè)試條件:VIN = 45V和VOUT = 25V。

          Ch1:輸出電壓;Ch2:輸入電壓;Ch3:MOSFET柵極電壓;Ch4:輸出電流




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