USB-C型移動(dòng)充電器和電源庫(kù)的輸出電壓固定在5V。一個(gè)小型的高效提升轉(zhuǎn)換電路可以將它們轉(zhuǎn)換成12V電源。12V是提供電子器件最常用的電壓級(jí)之一。其他輸出電壓可以通過(guò)修改兩個(gè)反饋電阻的值來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本文介紹了利用XL半汽車/工業(yè)級(jí)提升/BKK-UST-XL6019芯片來(lái)滿足這一要求的電路。它的輸入電壓范圍是5V到40V,開(kāi)關(guān)頻率固定在180KZ,因此輸入電壓可以更高(例如9V)。芯片的最大開(kāi)關(guān)電流為5a,25度.一個(gè)多圈電位器允許用戶設(shè)置輸出電壓精確到12.0V。該芯片的內(nèi)部NMOS降低了電路板的尺寸、復(fù)雜性和EMI(RDSON:110MM,25度C)。該芯片提供優(yōu)秀的線路/負(fù)載調(diào)節(jié)數(shù)字和內(nèi)部軟起動(dòng)電路。

示意圖和電路板已經(jīng)設(shè)計(jì)使用了?PCB ,本文利用SDL1020-E直流負(fù)載、VEVorSC240M熱成像相機(jī)和SINVED1104XE示波器對(duì)輸出電壓穩(wěn)定性、熱應(yīng)力和輸出噪聲進(jìn)行了測(cè)試。變換器的電路板布局遵循幾種設(shè)計(jì)規(guī)則,如實(shí)現(xiàn)功率平面、縫合通道和地面路徑的低阻抗。該輸入連接器是一個(gè)5aUSB類型的C,這使一個(gè)方便用戶的板,現(xiàn)在的便攜式應(yīng)用。

電路分析

圖1顯示了提升轉(zhuǎn)換器的示意圖。電路的核心是XL6019芯片。

圖1:使用XL6019的DC-DC提升轉(zhuǎn)換器的示意圖

根據(jù)XL6019的數(shù)據(jù)表,"XL6019調(diào)節(jié)器是一個(gè)廣泛的輸入范圍、電流模式、直流/直流轉(zhuǎn)換器,能夠產(chǎn)生正負(fù)輸出電壓。它可以被配置為一個(gè)提升,?回飛 ,或逆變轉(zhuǎn)換器。內(nèi)置的N-通道電力MOSFET和固定頻率振蕩器,電流模式體系結(jié)構(gòu),在廣泛的供應(yīng)和輸出電壓穩(wěn)定運(yùn)行。XL6019調(diào)節(jié)器是便攜式電子設(shè)備應(yīng)用的一種特殊設(shè)計(jì)。"

usb是6針usb4125型的C型連接器,能處理最多5a。圖2顯示了這樣的連接器。

圖2:usb41255C型連接器

R2和R3是5.1K拉下電阻器,表明連接器是高電流負(fù)載側(cè)。對(duì)于USB型C屏蔽連接有不同的看法。一般來(lái)說(shuō),USB連接器的屏蔽(電纜的外環(huán))不應(yīng)該為EMI的目的與地面連接,然而,一些專家認(rèn)為USB型-C是不同的。讓我們知道你在評(píng)論中的意見(jiàn)。在這個(gè)電路中,防護(hù)罩已經(jīng)連接到地面。

D1是一個(gè)小型2mmLED顯示5V輸入連接。R1限制電流到LED。C1和C5是用于穩(wěn)定開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器對(duì)電流涌流和輸入噪聲的輸入電容器。C5必須盡可能接近控制器芯片的輸入銷。L1是一個(gè)47額的電感和D-2是一個(gè)mbrd835Lg肖特基二極管,兩個(gè)基本元素的提升轉(zhuǎn)換器。

D-2的低正向電壓使其適合其數(shù)據(jù)表所建議的應(yīng)用:"該開(kāi)關(guān)模式功率整流器使用肖特基屏障原理與專有屏障金屬,設(shè)計(jì)用于輸出整流器,自由輪,保護(hù)和轉(zhuǎn)向二極管在開(kāi)關(guān)電源,逆變器和其他感應(yīng)開(kāi)關(guān)電路。R4和R5是反饋電阻,R6是一個(gè)多圈電位器來(lái)微調(diào)輸出電壓。用這些電阻值,輸出可以固定在12V上,其他輸出電壓可以通過(guò)修改R4和R5來(lái)實(shí)現(xiàn),但是,輸出電容器(C1、C2和C3)的電壓等級(jí)應(yīng)該重新考慮。C1…C3是輸出電容器,以穩(wěn)定輸出和減少噪音。

PCB布局

圖3顯示了設(shè)計(jì)的電路板布局。它是一個(gè)兩層的PCB板,所有的組件都是SMD。C5是焊接在電路板的背面,盡可能接近文銷。

圖3:直流至直流提升器的PCB布局

要設(shè)計(jì)這樣一個(gè)轉(zhuǎn)換器的電路板布局,你必須總是使用銅平面而不是軌道連接高電流電路板網(wǎng)。低阻抗的地面路徑和無(wú)環(huán)地面設(shè)計(jì)(環(huán)路應(yīng)該盡可能小)是另外兩個(gè)重要的設(shè)計(jì)規(guī)則。輸入/輸出旁路電容器的接地銷應(yīng)該找到最短的通往地面的路徑,這就是為什么多條通道包圍了接地銷。USB連接器的屏蔽銷已經(jīng)連接到地面(讓我們知道你的意見(jiàn))。圖4顯示了PCB板的裝配圖。

圖4:DC-DC提升器的裝配圖

裝配和測(cè)試

圖5顯示了組裝的PCB板。您不應(yīng)該有一個(gè)特殊的問(wèn)題焊接組件,但是焊接控制器,電感器,USB連接器,和肖特基二極管更容易使用熱空氣站。

圖5:直流至直流升壓轉(zhuǎn)換器的裝配電路板

該提升轉(zhuǎn)換板已測(cè)試輸出噪音,電壓穩(wěn)定性(負(fù)載調(diào)節(jié),0.7a)和熱應(yīng)力組件(0.7a負(fù)載),由USB型C移動(dòng)充電器。在測(cè)試中,手機(jī)充電器的內(nèi)部電流限制將輸出電流限制在700MA。圖6顯示輸出電壓(無(wú)負(fù)載/0.7a負(fù)載),圖7顯示升壓轉(zhuǎn)換器的輸出噪聲(0.7a負(fù)載)。為了降低輸出時(shí)的噪音,在負(fù)載上盡可能靠近一些電容器。圖8顯示了在15分鐘操作后部件的熱應(yīng)力。電路板上的最熱點(diǎn)已被發(fā)現(xiàn)在開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的上部邊緣,測(cè)量在大約59度。

圖6:0.7A負(fù)荷調(diào)節(jié)試驗(yàn)(電壓降約20MV)

圖7:輸出噪音(0.7A負(fù)載)

圖8:部件的熱應(yīng)力和測(cè)量溫度