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基于S19120芯片的電源電路

來(lái)源: 維庫(kù)電子網(wǎng)
2020-09-02
類別:電路圖
eye 43
文章創(chuàng)建人 拍明

原標(biāo)題:基于S19120芯片的電源電路

S19120是一款高性能同步降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器芯片,支持4.5V至60V的寬輸入電壓范圍,輸出電壓可低至0.8V,最大輸出電流達(dá)10A以上,轉(zhuǎn)換效率高達(dá)95%。其內(nèi)置高側(cè)和低側(cè)MOSFET,無(wú)需外接續(xù)流二極管,集成過(guò)壓、過(guò)流、短路及熱保護(hù)功能,適用于工業(yè)控制、通信設(shè)備、車載電子等需要高功率密度和可靠性的場(chǎng)景。以下是基于S19120的電源電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

一、核心電路結(jié)構(gòu)

S19120采用同步降壓拓?fù)?,典型電路由輸入電容、電感、輸出電容、反饋電阻及芯片本身?gòu)成。輸入電容需靠近芯片VIN引腳,抑制電源噪聲;電感連接SW引腳與輸出端,存儲(chǔ)和釋放能量;輸出電容濾波后為負(fù)載供電;反饋電阻分壓監(jiān)測(cè)輸出電壓,形成閉環(huán)控制。芯片的EN引腳控制啟停,COMP引腳外接RC網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

二、關(guān)鍵元件選型

  1. 電感
    電感值需根據(jù)開關(guān)頻率(通常300kHz至2MHz)和輸出電流選擇。例如,5V/3A輸出可選用4.7μH電感,確保飽和電流大于最大負(fù)載的1.2倍(如4A以上),并優(yōu)先選擇低直流電阻(DCR)型號(hào)以減少損耗。

  2. 輸入/輸出電容

    • 輸入電容:陶瓷電容(10μF至100μF,X7R材質(zhì))并聯(lián)電解電容(100μF至470μF,低ESR型),抑制輸入電壓波動(dòng)。

    • 輸出電容:陶瓷電容(10μF,X5R/X7R)并聯(lián)電解電容(100μF至470μF),確保輸出電壓穩(wěn)定。陶瓷電容需靠近芯片和負(fù)載,電解電容可放置稍遠(yuǎn)。

  3. 反饋電阻
    分壓電阻(R1、R2)精度需達(dá)1%,阻值范圍1kΩ至100kΩ。例如,輸出5V時(shí),若芯片參考電壓為0.8V,可選R1=52.3kΩ、R2=10kΩ,確保輸出精度±1%。

三、保護(hù)功能配置

S19120內(nèi)置多重保護(hù)機(jī)制,可通過(guò)外接元件調(diào)整閾值:

  1. 過(guò)壓保護(hù)(OVP)
    芯片默認(rèn)檢測(cè)VIN引腳電壓,超過(guò)閾值(如65V)時(shí)關(guān)閉開關(guān)管。若需自定義閾值,可在VIN引腳外接穩(wěn)壓二極管和電阻分壓網(wǎng)絡(luò)。

  2. 過(guò)流保護(hù)(OCP)
    通過(guò)監(jiān)測(cè)SW引腳電流實(shí)現(xiàn),閾值由芯片內(nèi)部設(shè)定(如15A)。若需軟啟動(dòng)或限流調(diào)整,可在EN引腳外接電容(如10nF)延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間,避免上電沖擊。

  3. 短路保護(hù)
    檢測(cè)到輸出短路時(shí),芯片進(jìn)入打嗝模式(周期性重啟),防止損壞??稍谳敵龆嗽黾覲TC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲(如10A/15V)作為二級(jí)保護(hù)。

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四、布局與布線優(yōu)化

  1. 關(guān)鍵走線規(guī)則

    • 輸入電容:緊貼VIN和GND引腳,減少電源路徑電感。

    • SW引腳:走線短且寬(≥20mil),避免輻射干擾。

    • 反饋電阻:靠近FB引腳和輸出端,減少噪聲耦合。

    • GND處理:芯片GND、輸入電容GND、輸出電容GND單點(diǎn)連接,避免地環(huán)路。

  2. 散熱設(shè)計(jì)
    大電流應(yīng)用(如>5A)需在芯片下方敷銅(≥100mm2)并增加散熱焊盤。若功耗過(guò)高(如>5W),可外接散熱片或使用風(fēng)扇強(qiáng)制冷卻。

  3. EMI抑制

    • 輸入端:增加共模電感(如10μH/1A)和X/Y電容(0.1μF+2.2nF),抑制傳導(dǎo)噪聲。

    • 輸出端:加磁珠(100Ω@100MHz)和陶瓷電容,濾除高頻開關(guān)噪聲。

    • 布局:開關(guān)節(jié)點(diǎn)(SW)下方避免敷銅,減少輻射;輸入/輸出電容盡量靠近芯片。

五、典型應(yīng)用場(chǎng)景

  1. 工業(yè)控制電源
    輸入24V,輸出5V/3A為PLC或傳感器供電,利用芯片寬輸入范圍和高效特性適應(yīng)惡劣環(huán)境。

  2. 通信設(shè)備電源
    輸入48V,輸出3.3V/5A為光模塊或交換機(jī)芯片供電,通過(guò)優(yōu)化布局滿足EMI要求。

  3. 車載電子電源
    輸入12V/24V(適應(yīng)汽車電池波動(dòng)),輸出5V/3A為車載導(dǎo)航或ADAS模塊供電,依賴芯片過(guò)壓/過(guò)流保護(hù)確??煽啃浴?/span>

六、總結(jié)

基于S19120的電源電路設(shè)計(jì)需圍繞高效、可靠、易用展開:

  • 高效:同步降壓拓?fù)?低DCR電感+低ESR電容,實(shí)現(xiàn)95%以上效率。

  • 可靠:內(nèi)置保護(hù)+外接元件增強(qiáng),應(yīng)對(duì)過(guò)壓、過(guò)流、短路及高溫場(chǎng)景。

  • 易用:寬輸入范圍、可調(diào)輸出電壓、簡(jiǎn)化外圍電路,縮短開發(fā)周期。

通過(guò)合理選型和布局,該方案可滿足高功率密度、高穩(wěn)定性的電源需求,適用于對(duì)成本、體積和效率敏感的工業(yè)、通信及汽車領(lǐng)域。


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標(biāo)簽: S19120芯片

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