2023TI杯省級(jí)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽A題lm5117省一等

1、A題：降壓型直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源【本科組】2023年7月27日星期三摘要,人們對(duì)其需求量日益增長(zhǎng),并且對(duì)電源的效率、體積、重量及可靠性等方面提出了更高的要求。開(kāi)關(guān)電源以其效率高、體積小、重量輕等優(yōu)勢(shì)在很多方面逐步取代了效率低、又笨又重的線(xiàn)性電源。本系統(tǒng)是以TI公司的降壓控制器LM5117芯片和CSD18532KCS MOS場(chǎng)效應(yīng)管為核心器件設(shè)計(jì)而成的一個(gè)降壓型直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)16V到5V直流電壓的轉(zhuǎn)換，輸出電流范圍是03A，且電源有識(shí)別負(fù)載的功能。本系統(tǒng)具有調(diào)整速度快，精度高，電壓調(diào)整率低，負(fù)載調(diào)整率低，效率高，體積小，重量輕，輸出紋波小等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：LM5117；CSD18532

2、KCS；穩(wěn)壓電源；負(fù)載識(shí)別。一、方案論證1.1電源變換電路方案論證1.2穩(wěn)壓控制方法的方案選擇1.3過(guò)電流保護(hù)模塊1.4負(fù)載識(shí)別模塊二、理論分析與計(jì)算2.1降低紋波的方法V2.2DC-DC變換方法2.3穩(wěn)壓控制方法2.4系統(tǒng)電路各參數(shù)設(shè)計(jì)Rt=所以Rt選定了 22.1 k 的標(biāo)準(zhǔn)值。最大電感紋波電流出現(xiàn)在最大輸入電壓時(shí)。通常情況下， 20至 40的滿(mǎn)載電流是在磁芯損耗和電感銅損之間一個(gè)很好的折中方案。較高的紋波電流可以使用較小尺寸的電感器，但為了平滑輸出的紋波電壓，輸出電容要承擔(dān)更大的負(fù)荷。對(duì)于這個(gè)例子，選擇的紋波電流為 9A 的 40Lo=Lo=5VLo選擇25.9H時(shí)Ipp在最小輸入電壓時(shí)

3、Ippmax電流檢測(cè)電阻：RR通過(guò)增并聯(lián)0.1 檢測(cè)電阻，可實(shí)現(xiàn)Rs的值。電感電流斜坡信號(hào)是通過(guò)Rramp和 Cramp仿真的。對(duì)于這個(gè)例子，Cramp值設(shè)置在 820 pF 的標(biāo)準(zhǔn)電容值。利用電感器可選擇檢測(cè)電阻和 K 系數(shù)，Rramp值可以計(jì)算如下：Rramp=Rramp=自舉電容 CHB這個(gè)設(shè)計(jì)選擇的值為 0.47 FVCC 電容這個(gè)設(shè)計(jì)選擇了 1 F 的值。VIN 濾波器 RVIN、CVINVIN 上的 R-C 濾波器 (RVIN、CVIN) 是可選的。濾波器有助于防止注入到 VIN 引腳的高頻開(kāi)關(guān)噪聲引起的故障。在這個(gè)例子中，CVIN 使用了 0.47 F 陶瓷電容器。RVIN 選定

4、為 3.9。tss=對(duì)于這個(gè)例子，軟啟動(dòng)時(shí)間為 8 ms，CSS 選擇的值為 0.1 F.fCROSS=FswRcomp=2RCOMP 選擇的標(biāo)準(zhǔn)值為 27.4 k。Ccomp=RloadCoutRcompChf=ResrCoutCcompRcompCcomp-ResrCoutChf=輸出分壓器RFB1 和 RFB2 設(shè)置輸出電壓電平。這些電阻的比值計(jì)算公式為：RFB2RFB1=Vout0.8V-1 選取RFB2為三、硬件電路單元設(shè)計(jì)3.1過(guò)電流保護(hù)電路原理簡(jiǎn)述：要求電源具有過(guò)流保護(hù)功能，動(dòng)作電流IOth=3.20.1A；我們采取的方法是利用LM5117芯片的CM端口輸出的電壓與輸出平均電流成

5、正比。采用帶正反響的比較器將CM端電壓與基準(zhǔn)電壓比較，當(dāng)輸入電壓高于動(dòng)作電壓時(shí)，運(yùn)放輸出電平由低電平翻轉(zhuǎn)成高電平，使三極管導(dǎo)通，從而將3.2負(fù)載識(shí)別電路3.3 LC濾波電路單元四、測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果4.1 測(cè)試儀器與測(cè)試條件4.1.1測(cè)試儀器序號(hào)名稱(chēng)、型號(hào)、規(guī)格數(shù)量1TDS210數(shù)字存儲(chǔ)示波器60MHz、1.0GS/s12UT70A數(shù)字萬(wàn)用表14.1.2測(cè)試條件4.2測(cè)試結(jié)果4.2.1電壓偏差測(cè)試序號(hào)額定輸入電壓V額定輸出電壓V實(shí)際輸出電壓v偏差115.874.964.9420mv 4.2.2額定輸入電壓下，最大輸出電流測(cè)試序號(hào)額定電壓最大輸出電流115.3.26 I4.2.3紋波電壓測(cè)試序號(hào)電壓峰峰值110mvUOPP50mV(4.2.4負(fù)載調(diào)整率測(cè)試序號(hào)IomaxUo滿(mǎn)載IominUo輕載負(fù)載調(diào)整率13A5.00V0.6A4.96V0.8%Si=4.2.5電壓調(diào)整率測(cè)試序號(hào)Uo變化電壓調(diào)整率1UO17.6V-U0.2%2UO16V-U0.2%SV4.2.6效率測(cè)試85%（=UOIoUiIi=4.932.974.2.7過(guò)電流保護(hù)功能實(shí)際測(cè)的的動(dòng)作電流