基於SP1220的DC‑DC開關電源的製作方法

2023-05-02 18:02:01 1

本實用新型涉及一種電源，尤其是一種降壓型開關電源。

背景技術：

SP1220F是一款降壓型PWM控制器，該電源控制器可驅動雙路輸出8A（4A+4A）負載電流。設計允許SP1220F在9V到40V寬輸入電壓範圍內工作。通過將COMP/EN引腳邏輯電平拉低來實現外部關斷功能，並進入待機模式。外部補償使反饋控制環路具有良好的線壓調整率和負載調整率，且外圍設計靈活。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種基於SP1220的DC-DC開關電源，適用於有限流要求的DC-DC開關電源，可以實現雙路負載的精確限流。本實用新型採用的技術方案是：

一種基於SP1220的DC-DC開關電源，包括電源控制器U1，NMOS管Q1、Q2，電感L1，電容C1～C9，電阻R1～R8，電阻RS1、RS2；電源控制器U1採用SP1220；

輸入直流電接電容C1正極、電阻R4的一端以及NMOS管Q1的漏極；電容C1負極接地；電阻R4的另一端接電源控制器U1的電源輸入腳，並通過電容C2接地；電源控制器U1的誤差放大器輸出腳接電容C3一端和電阻R3一端，電容C3另一端接地，電阻R3另一端通過電容C4接地；電源控制器U1的自舉腳接電容C5的一端；電源控制器U1的電源開關信號輸出腳接電阻R7的一端，電阻R7的另一端接電容C5的一端和電感L1的一端，以及電阻R8的一端；電阻R8的另一端通過電容C6接地；電感L1的另一端接電容C8的正極、電容C7的一端、電阻R1的一端、電容C9的一端，並作為DC-DC開關電源的輸出端；電容C8的負極和電容C7的另一端接地；電阻R1的另一端接電容C9的另一端、電阻R2的一端以及電源控制器U1的輸出電壓反饋腳；電源控制器U1的上管柵極驅動腳通過電阻R6接NMOS管Q1的柵極，電源控制器U1的下管柵極驅動腳通過電阻R5接NMOS管Q2的柵極；NMOS管Q1的源極接電感L1的一端和NMOS管Q2的漏極，NMOS管Q2的源極接地；電源控制器U1的接地腳接地；

DC-DC開關電源的輸出端用於連接第一負載的一端和第二負載的一端；電阻RS1的一端接地，另一端接電源控制器U1的第一電流採樣輸入腳，電阻RS1的另一端用於連接第一負載的另一端；電阻RS2的一端接地，另一端接電源控制器U1的第二電流採樣輸入腳，電阻RS2的另一端用於連接第二負載的另一端。

進一步地，電阻R5、R6取值均為2.2歐姆。

本實用新型的優點在於：

1.外置限流功率電阻RS1、RS2，可以保證較高的限流精度，在正負5%以內。

2.通過調節電阻R5和R6，可以靈活的針對不同功率管調節控制器驅動能力，同時可以改善開關電源的EMI性能。

3.電路輸出電壓可到38V，滿足QC3.0的12V輸出和PD4.0的20V輸出電壓。

4.電路可以實現雙路精確限流。

5.電路具有線損補償功能，且通過調節FB腳連接的電阻來改變線補電壓的大小。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構組成示意圖。

具體實施方式

下面結合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，本實用新型提供的基於SP1220的DC-DC開關電源，包括電源控制器U1，NMOS管Q1、Q2，電感L1，電容C1～C9，電阻R1～R8，電阻RS1、RS2；電源控制器U1採用SP1220；

輸入直流電接電容C1正極、電阻R4的一端以及NMOS管Q1的漏極；電容C1負極接地；電阻R4的另一端接電源控制器U1的電源輸入腳（第1腳），並通過電容C2接地；電源控制器U1的誤差放大器輸出腳（第2腳）接電容C3一端和電阻R3一端，電容C3另一端接地，電阻R3另一端通過電容C4接地；電源控制器U1的自舉腳（第10腳）接電容C5的一端；電源控制器U1的電源開關信號輸出腳（第9腳）接電阻R7的一端，電阻R7的另一端接電容C5的一端和電感L1的一端，以及電阻R8的一端；電阻R8的另一端通過電容C6接地；電感L1的另一端接電容C8的正極、電容C7的一端、電阻R1的一端、電容C9的一端，並作為DC-DC開關電源的輸出端；電容C8的負極和電容C7的另一端接地；電阻R1的另一端接電容C9的另一端、電阻R2的一端以及電源控制器U1的輸出電壓反饋腳（第3腳）；電源控制器U1的上管柵極驅動腳（第8腳）通過電阻R6接NMOS管Q1的柵極，電源控制器U1的下管柵極驅動腳（第7腳）通過電阻R5接NMOS管Q2的柵極；NMOS管Q1的源極接電感L1的一端和NMOS管Q2的漏極，NMOS管Q2的源極接地；電源控制器U1的接地腳（第6腳）接地；

DC-DC開關電源的輸出端用於連接第一負載的一端和第二負載的一端；電阻RS1的一端接地，另一端接電源控制器U1的第一電流採樣輸入腳（第5腳），電阻RS1的另一端用於連接第一負載的另一端；電阻RS2的一端接地，另一端接電源控制器U1的第二電流採樣輸入腳（第4腳），電阻RS2的另一端用於連接第二負載的另一端。

電源控制器U1的各管腳說明如下：

VIN腳：第1腳，電源輸入腳；

COMP腳：第2腳，誤差放大器輸出腳；

FB腳：第3腳，輸出電壓反饋腳；

SEN2腳：第4腳，第二採樣電流輸入腳；

SEN1腳：第5腳，第一採樣電流輸入腳；

GND腳：第6腳，接地腳；

LG腳：第7腳，下管柵極驅動腳；

UG腳：第8腳，上管柵極驅動腳；

LX腳：第9腳，電源開關信號輸出腳；

BS腳：第10腳，自舉腳，該管腳給內部上管MOSFET柵極驅動器提供電源；

本實用新型的工作原理為：

VIN是輸入直流電通過濾波電容C1進行濾波；直流電通過限流電阻R4給供電電容C2充電，使得給電源控制器U1的VIN腳穩定的供電，當電壓高於7V時，內部模塊開始工作。

C3，C4和R3組成電源控制器U1的外置補償網絡，保證環路的穩定工作；電源控制器U1內部電源通過BS腳串聯一個自舉電容C5給上管柵極驅動腳UG供電，驅動NMOS管Q1導通，輸出脈衝信號，使得電感L1電流上升，輸出電壓VOUT上升；

R1，R2是FB腳分壓電阻，採樣輸出電壓VOUT，與內部基準電壓Vref進行比較控制Q1和Q2的開關。當VFBVref時，輸出電壓偏高，電源控制器U1控制Q2導通，Q1關斷，電感電流下降，通過Q2續流放電。調節脈寬信號的佔空比來調節輸出能力，保證輸出電壓VOUT穩定。R1和R2的比例能夠設定輸出電壓VOUT大小，調整R1可調整電源控制器U1的線損補償能力，C9可適當對電源控制器U1進行補償，使電源控制器U1工作更穩定。

RS1、RS2取值由客戶所需要的限流電流Ilimt決定，RS1和RS2的大小分別用來設置負載各個支路的最大輸出電流值，如果輸出電流過大，經過RS1、RS2電阻反饋到SEN1和SEN2腳，（取代FB電壓，將FB環路切換到SEN電流環路，工作原理見上面恆壓一樣）電源控制器U1內部會關斷驅動信號，使得MOS管Q1關斷。RS1(或RS2)=VSEN/Ilimt，其中VSEN典型值為100mV。如果只用一路輸出限流，那麼另外一個SEN腳要接地。

R5,R6可以調節電源控制器U1驅動能力大小；典型取值均為2.2歐姆；

R8和C6組成濾波網絡，可濾除LX腳埠的毛刺電壓；

L1和C8是輸出濾波網絡。