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USB多路输出电源---原理图设计1(Boost电路)

张飞实战电子 395

前言:

现在兄弟们对“usb接口电路设计”可能比较注重,姐妹们都想要了解一些“usb接口电路设计”的相关资讯。那么小编也在网摘上收集了一些关于“usb接口电路设计””的相关资讯,希望看官们能喜欢,看官们快快来了解一下吧!

开篇绪论


用元器件搭建一个小功率的电源模块,可以直接插在电脑的USB接口。不仅能实现降压,同时也可以升压,得到我们想要的常用电压源,甚至能实现正负电压源,按照这个思路从原理图开始做起。欢迎大家一起来讨论,如果能给大家带来乐趣的同时,也让大家从中收获更多的知识,未来还会分享我做过的各种DIY小玩意儿。


本贴用来汇总大家DIY问题中所遇到的所有技术问题,也包括元器件的购买问题。大家可以把遇到的问题在此帖子下罗列,我每天review大家的问题,并进行回复,也方便给大家问题备份与回顾。

DIY主题


DIY活动:从零开始一起制作USB多路输出电源。

下面就来给大家一步一步展示怎么从无到有设计 焊接 制作的。

一般我们用的电脑,它的USB输出是5V左右,不同的电脑,输出电流也会有所不同(台式机、标压版笔记本、低功耗版笔记本)。在开篇前要说明一下,一般的电脑USB供电输出电流0.5A,这个具体要看电脑的配置。我们这个项目,要求单个电源的最大带载能力为0.5A。


第一步:原理图设计


首先第一步,要进行原理图的设计了。

做几个比较常用的直流电压。先将USB_5V用Boost电路升压到12V,然后再分别降到5V和3.3V。我们这个板子还做了2个负压电源,用USB_5V降压至-12V,再用-12V升压到-5V。

5V_USB --> 12V, 0.5A


如上图所示,BOOST芯片我们选用的是一颗国产MT3540型号的芯片,厂家也给出了这款芯片的推荐电路,这款芯片的频率f=1.2MHz。首先要经过BOOST电路进行升压,将5V转成12V。


计算分压电阻

需要有几个元器件的参数需要进一步确认。由于输出电压Vout是12V,FB电压反馈脚的电阻值需要根据输出电压来进行匹配。通过查看数据手册,我们知道Vfb=1.2V

根据电阻分压公式,另外,还要考虑回路的阻抗,我们可以计算出R1 R2的阻值。


Boost伏秒平衡推导

根据Boost电路的拓扑结构,来分析一下电感是如何工作的,如下图所示:

上图是Boost电路的拓扑结构,Boost之所以能够升压,是利用电感的充放电来实现的。如上图所示,当开关闭合on时,此时Vin给电感充电;当开关断开off时,此时电感放电,而且是骑在Vin之上的,相当于电源把电感给抬高了。


我们知道,之所以输出电压Vo能达到平衡,是因为电感的充电电流=放电电流。那么,我们知道电感的电流与感量的关系:

电感充电时,Δt为ton;电感放电时,Δt为toff。

同样的,我们再来分别分析ton和toff期间,电感两端的电压。


可以从上面这幅图中看出来,


计算电感量


我们刚刚分析了Boost电路占空比,那么电感的平均电流IL是多少呢?电感量应该如何取呢?

根据能量守恒,我们可以知道:

又由于电感平均电流为电流三角形面积的平均值,所以,

上面计算的电感量是在0.5A时,工作在BCM模式状态下,如果我们想让Boost电路的工作模式连续深度更深的话,需要再乘以一个0.2系数,表示负载进入100mA(0.5A*0.2)时,进入了BCM模式。

这里我们可以选择一个4.7µH 1A的标称电感。

最终确定后的Boost电路原理图


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