LM2717-ADJ雙降壓式DC-DC轉換器設計方案

1. 引言

雙降壓式DC-DC轉換器是一種常見的電源管理電路，廣泛應用于需要高效能、電壓穩(wěn)定的設備中，例如移動設備、通信設備、工業(yè)控制系統(tǒng)等。LM2717-ADJ是由德州儀器（TI）推出的一款適用于多種應用場合的雙降壓式DC-DC轉換器，支持動態(tài)電壓調整，具有優(yōu)異的效率和小尺寸的特點。本文將從設計角度詳細介紹LM2717-ADJ雙降壓式DC-DC轉換器的方案，包括主控芯片的選擇、功能、工作原理、設計中的作用以及實際應用。

2. LM2717-ADJ概述

LM2717-ADJ是一款集成度高、雙輸出、可調電壓的降壓式DC-DC轉換器。它支持輸入電壓范圍為3.0V至18V，輸出電壓可以調節(jié)至1.22V至12V。該芯片采用了高效的PWM控制模式，適用于需要低功耗和高穩(wěn)定性輸出的場景。LM2717-ADJ具有多個特性，如過載保護、短路保護、過熱保護等，使其在實際應用中更加可靠。

3. 主控芯片選擇

在雙降壓式DC-DC轉換器的設計中，主控芯片的選擇至關重要。LM2717-ADJ作為主控芯片時，能夠提供高效率的電源轉換和穩(wěn)定的輸出。以下是關于該芯片的一些詳細信息：

3.1 LM2717-ADJ的型號

• LM2717-ADJ：這是該系列中最常用的型號，支持雙輸出，輸出電壓可以通過外部電阻進行調節(jié)。它的工作頻率為1.5MHz，具有較小的外形和高效率，適合用于低功耗設備中。

3.2 LM2717系列其他型號

• LM2717-5.0：這是固定輸出為5V的版本，適合于需要穩(wěn)定5V電源的設備。

• LM2717-3.3：該版本固定輸出電壓為3.3V，適用于需要3.3V電壓的場合，如某些微控制器的供電。

• LM2717-12：具有固定12V輸出的型號，適用于需要較高電壓穩(wěn)定性的場景。

4. LM2717-ADJ在設計中的作用

LM2717-ADJ作為主控芯片，起到了核心控制作用。在整個DC-DC轉換器的工作中，它負責控制輸入電壓的轉換過程，輸出穩(wěn)定的電壓，并提供保護機制。以下是該芯片在設計中所扮演的幾個重要角色：

4.1 電源管理

LM2717-ADJ通過PWM控制模式調節(jié)電壓，實現(xiàn)對輸入電壓的有效管理。它能夠將較高的輸入電壓轉換為多個穩(wěn)定的輸出電壓，以滿足不同電路的需求。通過外部設置的電阻，用戶可以根據(jù)需要調整輸出電壓，從而為負載提供穩(wěn)定的電壓供應。

4.2 輸出電壓調節(jié)

LM2717-ADJ的一個顯著特點是支持可調輸出電壓。通過調整外部電阻，它能夠在1.22V至12V之間提供穩(wěn)定的輸出電壓。這使得LM2717-ADJ非常適用于多種需要不同電壓供電的設備，特別是在電子原型設計和小型化設備中，具有很大的靈活性。

4.3 高效能轉換

LM2717-ADJ采用高效的PWM控制技術，可以使得轉換效率高達90%以上。這意味著較少的功率損耗和較低的熱量產生，適合需要長時間工作的低功耗設備。它特別適合于移動設備和便攜式電子產品。

4.4 保護功能

LM2717-ADJ內建多種保護功能，包括過載保護、短路保護和過熱保護等。這些保護功能確保了芯片在異常情況下的穩(wěn)定運行，避免了過電流或過電壓損壞系統(tǒng)。這對于復雜的電路設計來說，是一個重要的保障，能夠有效提高系統(tǒng)的可靠性。

5. LM2717-ADJ工作原理

LM2717-ADJ工作在降壓模式，即將輸入的高電壓轉化為較低的輸出電壓。其基本工作原理如下：

5.1 輸入電壓

LM2717-ADJ的輸入電壓范圍為3.0V至18V。它首先接收到外部輸入電壓，該電壓通常來自于電池或外部電源。

5.2 升壓轉換

LM2717-ADJ內部集成了一個PWM控制器，利用開關管、二極管和電感等元件，通過控制開關管的導通和斷開，將輸入電壓轉換為較低的輸出電壓。在此過程中，開關管的工作頻率通常為1.5MHz，以提高效率并減少外部元件的體積。

5.3 輸出電壓

輸出電壓由外部的反饋電阻設置，LM2717-ADJ根據(jù)反饋信號調節(jié)輸出電壓，確保其保持在預定范圍內。通過調整電阻值，可以在一定范圍內選擇所需的輸出電壓。

5.4 保護機制

當出現(xiàn)過電流、過電壓或過溫度時，LM2717-ADJ會啟動相應的保護機制。例如，過電流保護會自動限制輸出電流，防止系統(tǒng)損壞；過熱保護會通過關閉輸出或降低工作頻率來避免芯片因過熱而損壞。

6. 設計中的重要考慮因素

在設計LM2717-ADJ雙降壓式DC-DC轉換器時，以下幾個方面是需要特別考慮的：

6.1 輸入電源選擇

LM2717-ADJ的輸入電壓范圍廣泛，但輸入電源的選擇依然影響轉換效率和穩(wěn)定性。在選擇輸入電源時，應確保其輸出電壓在LM2717-ADJ的工作范圍內，避免過壓或欠壓情況的發(fā)生。

6.2 外部元件選擇

LM2717-ADJ的外部電感、電容和電阻的選擇對系統(tǒng)的性能有著重要影響。例如，電感的選擇會影響轉換效率和電流波動，電容則影響輸出電壓的穩(wěn)定性。選擇合適的元件參數(shù)能夠顯著提高整個轉換器的性能。

6.3 熱管理

雖然LM2717-ADJ本身具有過熱保護功能，但在高功率應用中，仍然需要考慮適當?shù)纳嵩O計。合理的布局和合適的散熱元件可以有效降低溫升，避免芯片過熱。

7. 實際應用

LM2717-ADJ廣泛應用于需要雙輸出電壓的設備中，如嵌入式系統(tǒng)、無線通信設備、手持設備、工業(yè)控制系統(tǒng)等。例如，在移動設備中，它可以為不同模塊（如處理器、顯示器、傳感器等）提供獨立的穩(wěn)定電壓，保證系統(tǒng)的正常運行。

8. 總結

LM2717-ADJ雙降壓式DC-DC轉換器以其高效、可靠、靈活的特點，在多種應用場景中得到了廣泛的應用。通過合理的主控芯片選擇和精心的設計，LM2717-ADJ能夠為設備提供穩(wěn)定的電源供應，同時具備多種保護功能，確保系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。通過優(yōu)化設計，結合適當?shù)耐獠吭?，可以最大限度地發(fā)揮LM2717-ADJ的優(yōu)勢，滿足不同應用的需求。