使用 XL6019 的 DC-DC 升压转换器

出处:维库电子市场网时间:2024-09-05

    使用 XLSEMI 汽车/工业级升压/降压-升压/反相 TO263-5L XL6019 芯片来满足此类要求的电路。

        其输入电压范围为 5V 至 40V,开关频率固定为 180KHz,因此输入电压水平可以更高(例如 9V)。

       该芯片的开关电流为 5A,温度为 25 摄氏度。多圈电位器允许用户将输出电压设置为 12.0V。

      芯片的内部 NMOS 减小了 PCB 板尺寸、复杂性和 EMI(RdsON:110mR,25 摄氏度)。

       该芯片提供出色的线路/负载调节数字和内部软启动电路。

   电路分析

  图1为升压转换器的原理图,电路的是XL6019芯片。

  根据 XL6019 的数据表,“XL6019 稳压器是一种宽输入范围、电流模式、DC/DC 转换器,能够产生正或负输出电压。它可以配置为升压、反激、SEPIC 或反相转换器。XL6019 内置 N 沟道功率 MOSFET 和固定频率振荡器,电流模式架构可在宽范围的电源和输出电压下稳定运行。XL6019 稳压器是专为便携式电子设备应用而设计的。”

  USB 是 6 针 USB4125 Type-C 连接器,可处理高达 5A 的电流。图 2 显示了这样的连接器。

 
  图 2:USB4125 5A Type-C 连接器
  R2 和 R3 是 5.1K 下拉电阻,用于指示连接器是高电流负载侧。关于 USB Type-C 屏蔽连接,存在不同意见。一般来说,USB 连接器的屏蔽层(电缆的外环)不应接地,以防 EMI,但一些认为 USB Type-C 有所不同。请在评论中告诉我们您的意见。在此电路中,屏蔽层已接地。
  D1 是一个 2mm 的小型 LED,用于指示 5V 输入连接。R1 限制流向 LED 的电流。C4 和 C5 是输入电容器,用于稳定开关调节器以防止电流浪涌和输入噪声。C5 必须尽可能靠近控制器芯片的输入引脚。L1 是一个 47uH 电感器,D2 是一个 MBRD835LG 肖特基二极管,它们是升压转换器的两个基本元件。
  D2 的低正向电压使其适合于其数据表所示的应用:“该开关模式功率整流器采用肖特基势垒原理和专有势垒金属,设计用于开关电源、逆变器和其他电感开关电路中的输出整流器、续流、保护和转向二极管。” R4 和 R5 是反馈电阻,R6 是多圈电位器,用于微调输出电压。使用这些电阻值,输出可以固定在 12V,可以通过修改 R4 和 R5 来实现其他输出电压,但是,应重新考虑输出电容器(C1、C2 和 C3)的额定电压。C1 ... C3 是输出电容器,用于稳定输出并降低噪声。
  图 3 显示了设计的 PCB 布局。这是一块双层 PCB 板,所有元件均为 SMD。C5 焊接在 PCB 背面,尽可能靠近 VIN 引脚。

  图 3:DC-DC 升压转换器的 PCB 布局

  要为这样的转换器设计 PCB 布局,您必须始终使用铜平面而不是轨道来连接大电流 PCB 网络。接地路径的低阻抗和无环路接地设计(环路应尽可能小)是另外两个必不可少的设计规则。输入/输出旁路电容器的接地引脚应找到短的接地路径,这就是为什么多个 VIA 围绕着接地引脚的原因。USB 连接器的屏蔽引脚已接地(请让我们知道您的意见)。

图 4 显示了 PCB 板的装配图。

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