利用LM3478設(shè)計(jì)50W DC-DC升降壓變換器(07-100)

　　該電路是基于SEPIC拓?fù)洹?yīng)用LM3478芯片按照客戶的技術(shù)要求設(shè)計(jì)的。在該電路中，考慮到適配器的體積及儲(chǔ)能電感磁性材料的體積，選定工作頻率Fs＝250KHz。

　　計(jì)算儲(chǔ)能電感L3、L4的電感量及磁芯選擇

　　首先由公式：D＝Vout/(Vout+Vin)計(jì)算占空比。由于最嚴(yán)酷條件下的電感紋波電流是在最大輸入電壓下，所以D＝12/(12+60)≈0.167。

　　計(jì)算儲(chǔ)能電感l(wèi)3、L4：正常情況下，L4的大小在確保最小負(fù)載電流下使電感電流連續(xù)，且輸出紋波滿足指標(biāo)要求。為此，我們假定在20%最小負(fù)載電流下，允許有40%的峰-峰值紋波電流流過(guò)L4。

　　C1、C2為輸入濾波，Q1、DZ1、DZ2、D1-1構(gòu)成啟動(dòng)電源，L3、L4為儲(chǔ)能電感，Q2為功率MOSFET，IC為PWM驅(qū)動(dòng)芯片，R5為頻率調(diào)整電阻，C3、C4、R2為反饋補(bǔ)償，R3、R4為反饋分壓電阻，R7為過(guò)電流取樣電阻，C8、C9為SEPIC電容，R8、R9、C6、C7為吸收網(wǎng)絡(luò)，D2為輸出整流二極管，C10、C11、C12為輸出濾波電容。當(dāng)然要想符合EMC要求，輸入端還應(yīng)該有共模電感，差模電感，及X、Y等安規(guī)電容。

　　L＝V×dt/di；

　　其中dt＝1/Fs×D＝1/(250×103)×0.167≈0.668，V為Vin在MOSFET開(kāi)通時(shí)的值。因此，有如下計(jì)算：

　　L4＝60×(0.668×10-6/0.4)＝100.2μH。取100μH的標(biāo)稱值。由該SEPIC原理及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可知，作為倆個(gè)分離的儲(chǔ)能電感，L3的取值也為：100μH。

　　由于該電感為儲(chǔ)能電感，因此，對(duì)磁性材料的選取要特別注意。此處選擇的材料為：Magnetic公司的Kool Mu，相同性能的材料，其他公司又稱鐵硅鋁。參數(shù)如下：

　　·料號(hào)：77381-A7，黑色

　　·尺寸：17.27×9.65×6.35(mm)，為環(huán)型磁芯

　　·電感因數(shù)AL：43(nH/N2)，N為圈數(shù)

　　由公式：L＝AL×N2，可以計(jì)算出電感圈數(shù)為：

　　48圈，且用AWG18號(hào)線繞制。L3、L4相同參數(shù)。

　　·Magnetic公司的Kool Mu材料，損耗少，相對(duì)成本低，也可以選同規(guī)格其他廠商鐵硅鋁材料。如果想進(jìn)一步降低成本也可以選用國(guó)產(chǎn)的鐵硅鋁材料。

　　上述L3、L4為兩個(gè)分離電感設(shè)計(jì)，也可以共用一個(gè)儲(chǔ)能磁環(huán)，只是此時(shí)由于耦合電感的存在，計(jì)算的電感值為上述值的一半，為50μH。但成本低些。

　　PCB注意事項(xiàng)

　　由于為高頻DC-DC變換,因此，PCB布線很重要。區(qū)分功率地與信號(hào)地的匯流點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)IC與MOSFET的關(guān)系，輸入濾波與輸出濾波的位置等。同時(shí)注意分離元件及貼片元件的位置關(guān)系。還要考慮散熱器的形狀及散熱面積。

　　關(guān)鍵元器件的選擇及說(shuō)明

　　功率MOSFET的選擇：N-FET，極低導(dǎo)通電阻，低門極驅(qū)動(dòng)電壓：5V—7V，符合PWM-IC要求，TO-220AB封裝，100V/85A，結(jié)溫175℃。型號(hào)為VISHAY：SUP85N10-10。

　　肖特基整流二極管的選擇：型號(hào)為MBR20100CT，封裝為TO-220AB，100V/20A，正向壓降低。

　　輸入、輸出濾波電解電容可由計(jì)算公式或經(jīng)驗(yàn)選取。C8、C9可由計(jì)算公式或?qū)嶒?yàn)選擇。取樣電阻的參數(shù)可由計(jì)算及實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。