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ADJ升压型开关稳压器电路

来源: 维库电子网
2020-09-02
类别:电路图
eye 49
文章创建人 拍明

原标题:ADJ升压型开关稳压器电路

ADJ(可调型)升压型开关稳压器电路是一种将输入电压升高至用户设定输出电压的电源转换方案,广泛应用于电池供电设备、便携式电子、LED驱动等需要灵活电压调节的场景。其核心优势在于输出电压可调、效率高(通常85%~95%)、体积小,适合空间受限的设计。以下从关键组成、工作逻辑、设计要点及典型应用展开说明。

一、核心组成与功能

  1. 升压控制器芯片
    集成开关管(MOSFET)、振荡器、误差放大器及保护逻辑,通过PWM(脉宽调制)或PFM(频率调制)控制能量传递。例如,LM2577、MT3608等芯片支持ADJ模式,输出电压由外部电阻分压设定。

  2. 电感器
    储能元件,在开关管导通时存储能量,关断时释放能量至输出端。电感值需根据开关频率(通常50kHz~2MHz)和输出电流选择,大电流场景需优先低DCR(直流电阻)型号以减少损耗。

  3. 二极管(续流二极管)
    采用肖特基二极管(如SS34),其低正向压降(0.3V左右)可提升效率。当开关管关断时,二极管为电感电流提供续流路径,防止输出电压跌落。

  4. 输出电容
    陶瓷电容(如X7R/X5R材质)与电解电容并联,陶瓷电容抑制高频噪声,电解电容提供大容量储能,确保输出电压稳定。电容耐压需高于输出电压1.5倍以上。

  5. 反馈电阻网络
    由两个电阻(R1、R2)组成分压器,连接输出端与芯片反馈引脚(FB)。通过调整R1/R2阻值比例,设定输出电压(如1.2V至34V可调)。

二、工作逻辑与控制方式

  1. 能量存储与释放

    • 开关管导通:电感通过输入电压储能,电流线性上升,二极管反向截止,输出由输出电容供电。

    • 开关管关断:电感电流通过二极管续流,向输出电容和负载供电,输出电压升高。

  2. 反馈调节机制
    芯片内部误差放大器持续监测反馈引脚电压(通常参考电压为1.25V),与设定值比较后调整开关管占空比。若输出电压升高,占空比减小以限制能量传递;反之则增大占空比补偿。

  3. 保护功能集成
    多数ADJ升压芯片内置过压保护(OVP)、过流保护(OCP)、短路保护及热关断功能。例如,当输出电压超过阈值(如36V)时,芯片自动关闭开关管,防止损坏。

三、设计关键要点

  1. 电感选型
    根据输入电压、输出电压及电流需求选择电感值。例如,输入5V、输出12V/1A时,可选22μH电感,饱和电流需大于最大负载电流的1.2倍。

  2. 二极管选择
    优先选择肖特基二极管,其快速恢复特性(<50ns)可减少开关损耗。耐压需高于输出电压1.5倍(如输出24V时选30V耐压型号)。

  3. 反馈电阻计算
    输出电压公式为:Vout = Vref × (1 + R1/R2)(Vref通常为1.25V)。例如,设定12V输出时,若R2=10kΩ,则R1≈86kΩ(实际需用标准阻值如82kΩ+4.7kΩ组合)。

  4. 布局与布线

    • 关键走线:开关管漏极(SW)、电感、二极管阳极构成高电流环路,需短且宽(≥20mil),减少辐射干扰。

    • 反馈路径:R1、R2需紧贴输出端和FB引脚,避免长走线引入噪声。

    • 接地处理:输入电容地、输出电容地、芯片地单点连接,防止地环路。

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四、典型应用场景

  1. 电池供电设备
    单节锂离子电池(3.7V)通过ADJ升压电路输出5V/2A,为手机或蓝牙音箱供电,延长续航时间。

  2. LED驱动
    输入12V,输出24V/350mA驱动高亮度LED串,通过ADJ功能调节亮度(改变输出电压)。

  3. 工业传感器供电
    输入9V~36V宽范围,输出稳定24V为隔离式传感器供电,适应车辆、工厂等复杂环境。

  4. 太阳能充电
    输入电压波动大(如3V~6V),通过ADJ升压电路输出5V恒压,为USB设备充电。

五、总结

ADJ升压型开关稳压器电路通过灵活的反馈调节实现输出电压可调,其设计需围绕效率、稳定性、可靠性展开:

  • 效率优化:选择低DCR电感、肖特基二极管及同步整流芯片(如MT3608替代传统二极管)。

  • 稳定性保障:合理布局高频环路、优化反馈电阻精度(1% tolerance)、增加输出电容容量。

  • 可靠性增强:集成保护功能、考虑散热设计(如大电流时敷铜或加散热片)。

该方案适用于输入电压低于输出电压的各类场景,尤其适合对成本、体积敏感的消费电子和工业控制领域。


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标签: 开关稳压器

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