根想要將50V的直流電壓降到40V,有什么辦法?
這屬于電源設(shè)計(jì)部分內(nèi)容,DCDC直流降壓型電壓變換,輸入電壓為50V,輸出40V,輸入與輸出之間的壓差為10V,壓降有點(diǎn)高,若采用線性的方式降壓,負(fù)載電流不能太高,一般500mA以內(nèi)最佳,否則降壓芯片自身功耗太大,不但散熱不好處理,而且效率低,浪費(fèi)能量。線性降壓方式降壓芯片的功耗P=(輸入-輸出)×負(fù)載電流,若負(fù)載電流500mA,功耗P為10V×500mA=5W,若1A自身功耗P達(dá)10W。
1、線性降壓方式,負(fù)載電流500mA以內(nèi)
原理如下圖所示,采用TI的LDO線性電源芯片LM117HV進(jìn)行降壓穩(wěn)壓,LM117HV最大輸入電壓高達(dá)60V,輸入電壓范圍4.2V~60V,輸出電壓范圍1.25V~57V,最大輸出電流1.5A,工作溫度范圍-65℃~150℃。LM117HV內(nèi)部具有1.25V基準(zhǔn)源,其輸出電壓公式為:Vout=1.25×(1+R2/R1),要求輸出電壓40V,代入公式即1.25×(1+R2/R1)=40,求得R2/R1=31,選擇合適的標(biāo)稱阻值即可,比如選擇R1=200Ω,R2=6.2KΩ可得輸出電壓為40V。
LM117HV的封裝為TO-3,具體設(shè)計(jì)時(shí)一般貼在散熱器表面上,利于散熱。雖然該芯片最大輸出電流可達(dá)1.5A,但是實(shí)際使用時(shí)負(fù)載電流不要太大,小于500mA最佳。若負(fù)載電流500mA該芯片功耗已達(dá)5W;若負(fù)載電流1.5A,功耗高達(dá)15W!不是不行,而是建議不要這么使用,當(dāng)然散熱處理得好也完全可以使用,但是效率低,功率內(nèi)損嚴(yán)重,而且散熱也不好處理,若電流較大建議采用開關(guān)電源芯片方式降壓。
注:線性降壓方式除了使用專用的線性電源芯片設(shè)計(jì)之外,還可以使用大功率晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管等進(jìn)行降壓設(shè)計(jì)。比如使用穩(wěn)壓管與NPN型功率三極管配合的設(shè)計(jì)方式,(關(guān)注公眾號(hào):電路一點(diǎn) 通)通過穩(wěn)壓管控制三極管基極的電壓,那么發(fā)射極的電壓約為基極的電壓-0.6V,50V電源輸入端為三極管的集電極。也可以使用比較器、場(chǎng)效應(yīng)管組成的負(fù)反饋電路控制場(chǎng)效應(yīng)管的內(nèi)阻,從而實(shí)現(xiàn)40V穩(wěn)壓輸出。
2、采用開關(guān)電源芯片設(shè)計(jì)
采用開關(guān)電源芯片設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率較高,一般80%~90%左右。線性LDO電源芯片在壓差不大,負(fù)載電流較小的場(chǎng)合使用是挺方便的,電路設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)就是效率低。
下面介紹一款TPS54560B開關(guān)電源芯片,該芯片屬于TI公司生產(chǎn),輸入電壓范圍4.5V~60V,輸出電壓范圍0.8V~58.8V,最大輸出電流高達(dá)5A,工作溫度范圍-40~150℃,轉(zhuǎn)換效率90%左右。其輸出電壓公式為Vout=0.8(1+RHS/RLS),比如下圖為官方參考實(shí)例,輸入7V~60V,輸出5V,其中R5=53.5k,R6-10.2k,代入公式計(jì)算Vout=0.8(1+53.5k/10.2k)≈5。
要求輸出40V,根據(jù)計(jì)算公式0.8(1+RHS/RLS)=40,可得RHS/RLS=49,可選RHS=62K,RLS=1.27K。
該芯片屬于SO-8封裝,芯片個(gè)頭很小,卻能輸出5A電流,這就是線性電源芯片與開關(guān)電源芯片的不同之處,開關(guān)電源芯片功耗低、轉(zhuǎn)換效率高,不需要做散熱處理,在體積和重量方面都有很大優(yōu)勢(shì)。
總結(jié):50V降壓40V,這個(gè)電壓有點(diǎn)高,超出36V安全電壓,具有一定的危險(xiǎn)性。由于電壓較高,很多常規(guī)的電源芯片都無法滿足設(shè)計(jì)要求,其實(shí)這兩款芯片也是很常用的芯片,LM117HV和LM317類似,輸入電壓范圍較高,TPS54560B屬于TI很常用的開關(guān)電源芯片。
審核編輯:湯梓紅
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原文標(biāo)題:50V直流降壓到40V,可用開關(guān)電源芯片(附電路)方式降壓?
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