DC-DC преобразователь на базе MP1484EN

Данная статья носит обзорный характер и посвящена вопросу проектирования источника питания на базе известной микросхемы импульсного DC — DC преобразователя MP1484EN, применяемой в источниках питания электронных устройств разного назначения.

Ключевые слова: MP1484EN, DC — DC, Step-Down Converter, ESR, диода Шоттки

В современной электронной технике [2,3,4,5], на ряду с обычными линейными преобразователями напряжения, широкое распространения получили так называемые импульсные DC — DC преобразователи. В настоящее время на просторах радио рынков можно встретить различные импульсные преобразователи. В данной статье будет рассмотрен понижающий импульсный DC — DC преобразователь MP1484EN, информация на который была взята с технической документации [1].

Импульсный преобразователь MP1484EN является единым монолитным синхронным регулятором [1]. В устройство встроены MOSFET транзисторы способные пропустить в нагрузку ток амплитудой в 3А при широком диапазоне входного напряжения, от 4,75В до 18В. Управление токовым режимом в MP1484EN обеспечивает быструю переходную характеристику и ограничение по току. Регулируемый плавный пуск применяемый в MP1484EN предотвращает пусковые токи, возникающие при включении и выключении ключей. Технические характеристики MP1484EN представлены в таблице 1.

Таблица 1

Технические характеристики MP1484EN

Данный импульсный регулятор [1,2,4] применяют в качестве источника питания FPGA (программируемые вентильные матрицы), ASIC (интегральные схемы специального назначения), DSP (цифровые процессоры обработки сигналов), а также в LCD телевизорах и ноутбуках. Базовая схема включения MP1484EN представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Базовая схема включения MP1484EN [1]

На рисунке 1 показана стандартная базовая схема включения для получения выходного напряжения 3,3 В с амплитудой тока 3 А. Назначение выводов MP1484EN представлено в таблице 2.

Назначение функциональных выводов MP1484EN

Установка выходного напряжения. Выходное напряжение формируется за счет обратной связи, реализуемой как делитель напряжения, вход которого подключен к выходу SW, а средняя точка соединена с входом обратной связи FB. Для расчета выходного напряжении [1] используется выражение (1).

(1)

R2 может быть номиналом 100кОм, обычно его приминают равным 10кОм. В таблице 3 приведены рекомендованные значения резисторов R1 и R2.

Таблица 3

Рекомендованные номиналы резисторов R1 иR2

Исходя из таблицы 3 резистор R1 целесообразно использовать построечный или однопроцентный.

Выбор индуктивности L. Индуктивность должна отдавать постоянный ток в нагрузку в моменты коммутации ключей [1]. Чем больше значение индуктивности, тем меньше ток пульсации, который приводит к снижению напряжения пульсации на выходе импульсного преобразователя. Индуктивность [1] может быть определена из выражения (2).

где — выходное напряжение, В;

— входное напряжение, В;

— частота коммутации, Гц;

— разность токов от пика до пика, А.

Следует выбирать индуктивность, которая не будет насыщаться от максимального тока. Расчет пикового тока индуктивности показан выражением (3).

(3)

где — ток нагрузки, А.

Для увеличения надежности работы силового ключа следует применять диод Шоттки. В Таблице 4 приведен пример конкретного применения модели диода Шоттки [1].

Таблица 4

Пример использования диодов Шоттки

Выбор входного конденсатора С1. Входной ток в понижающих преобразователях является прерывистым по это причине необходим входной конденсатор [1]. Используйте конденсатор с низким ESR (параметр характеризующий активные потери в цепи переменного тока. Эквивалентное последовательное сопротивление — ЭПС) для лучшей производительности. Керамические конденсаторы предпочтительны, но танталовые конденсатора с низким ESR также подойдут. Действующее значение тока входного конденсатора [1] находиться из выражения (4).

(4)

Пульсации входного напряжения для конденсатора с низким ESR можно оценить из выражения (5).

(5)

где — емкость входного конденсатора, Ф.

Выбор выходного конденсатора С2. Выходной конденсатор необходим для поддержания постоянного выходного напряжения [1]. Можно использовать керамический или электролитический конденсатор с низким ESR. Пульсации выходного напряжения могут быть оценены из выражения (6) [1].

(6)

где — эквивалентное последовательное сопротивление, Ом.

Типовая схема включения MP1484EN показана на рисунке 2.

На рисунке 2 показана типовая схема включения MP1484EN с использованием защитного диода Шоттки и однопроцентных резисторов в канале обратной связи.

Для более детальной информации следует обращаться к технической документации на данный импульсный преобразователь.

Литература:

1. URL: http://www.mouser.com/ds/2/277/MP1484–202888.pdf
2. Шибеко Р. В., Ульянов А. В. Лабораторный стенд на базе ПЛК ОВЕН 110 // Молодой ученый. — 2016. — № 11. — С. 535–545.
3. Шибеко Р. В., Ульянов А. В. Управление шаговым двигателем с использованием микроконтроллера ATmega16 и LabVIEW // Молодой ученый. — 2016. — № 9. — С. 341–346.
4. Ульянов А. В., Коваленко М. В. Использование СПК207 для управления привода ОВЕН ПЧВ3 по протоколу Modbus RTU // Молодой ученый. — 2016. — № 5. — С. 86–92.
5. Ульянов А. В. Камера соляного тумана для испытаний лакокрасочных материалов (ЛКМ) // Молодой ученый. — 2015. — № 15. — С. 196–199.