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从零**放—10 电源演进过程(三)

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5.3LM2578内部电路简析
图中上半电路是该芯片使用电路图,下边的图是将芯片内部等效电路展开来看了。输入电压是740V输入,通过开关芯片输出,有个续流二极管D1,输出电感L1100uH,然后输出,输出还有个滤波电容,输出电压还要反馈回芯片;开关电源需要电感,输出因为电感体积比较大很难集成到芯片里边,所以一般放在外边,并且电感也会发热,过电感之后才反馈回去;引脚5是控制脚,低电平有效高电平无效,组成了一个5脚的开关电源。它相对于LM78系列来说,外部多了两个器件(续流二极管和电感),电感一般选择功率型电感,标配是100uH。它的输出可以达到5.0伏,3A,我们78系列同样的封装5伏输出的话电流也就1A,那么它却可以达到3A,这就是因为效率提高了电流就大。上图下半部是它的内部等效电路图。一般来说LM25系列的话我们就是把芯片直接贴在PCB板上,利用PCB板散热,基本上不怎么发热的,而LM78系列的话稍微压差一大,马上就发热很高,而25系列的话发热量并不高很低的,它电流就可以做得很大。所以说当接触LM25系列之后,基本上电源上都用LM25系列的。
看上图下半部的表格,输出有3.3伏、5伏、12伏、15伏,还有可调的输出电压的。
需要注意的一点是,LM25系列最大的缺点是需要一颗电感,电感选型很重要,一般我们不确定的情况下,电感就选择大一点,比如工作电流在1A的情况下,那电感一般要起码考虑过电流能够达到2A差不多的电感。电感选型要求着这几点:1、注意能过最大电流;2、电感量。电容的选择我们往往看2个指标,1、电容量;2、耐压值。电流又分两种,1、电阻产生的(线圈不是有电阻吗)发热量;2、磁饱和产生的发热量,但一般来说呢余量稍微取大一点的话关系不大。比如说工作电流要1A,那我取2A的电感就行了,稍微余量多一倍就足够了。那么实践中呢,放一个电感上去发现它发热了,温升太高发热了,那就马上换一个大一些的,大一个规格型号的放上去就可以了。同样续流二极管也一样,比如说1A的续流,一般起码要选用2A,因为开关电源它电流是个斜波,斜波的话实际上你工作在1A,可能工作在0-2A这个范围,就是斜波上去的,就是0随着时间增长到2A之后又到0这样反复变化,它是个斜波的开关式方案,或者有些时候呢不是从零开始从0.51.5再降下来0.5再到1.5这样的斜波,这个是分工作状态有些是连续的有些断续的       
电感选型就是        电感量和电流最大值
电容选型就是        电容量和耐压值
影响最大电流的两个地方,铜损(铜线的电阻发热)、磁损(磁芯的磁滞损耗)
电感的  磁饱和,就是耐流
电容的  耐压
因为超过这个电流值,电感就失效了,等价于超过耐压,电容失效,一个概念
其实,电容也有铜损,介质损耗
如下表
电容
电感
导电材料
金属
金属
介质损耗
绝缘介质
导磁材料
极限
耐压
耐流
5.4LM25系列基本参数
*输出电压:3.3V5V12V15V
*输入电压:40V,还有个高压版本好像可以做到60伏附近
*输出电流:3ATO220
*散热封装:TO220D2PAK
下图前两个封装是比较常用的,D2PAK是最常用的(因为发热量不高,直接贴在PCB板子上的)。
LM25最大确定是真货比较贵,7-8元一颗,并且市场上假货横行。
5.5LM25系列关键参数
*最高工作温度:125
*封装温升(TO220):65/W(空气)
*输入输出最小压差:3V
*效率:77%12V输入,5V0.5A输出)
*开关频率:50KHz
*静态工作电流:5.0mA
*其它指标参考PDF文档
LM25是基本上替代LM78系列的,利用它的高效率
5.6LM25系列的局限性
*NPN达林顿三极管,高压差:3V
*高静态电流:50mA
*低电压大电流芯片兴起:大型FPGACPU1V电压,电流可以达到100A(不是用LM25系列,功率不够,效率也不够)
*低电压低功耗设备兴起:手机、平板
*低电压芯片的普及:ARMFPGA3.3V2.8 V1.8 V1.2 V1.0V
那么电源继续进化,一个选择是MP1584
6MP1584应用
上一节课,我们提到过用过1584这个芯片,我在使用1584以前用的就是LM25系列的,因为价格太贵了用了台湾的一家公司(美台)的AP1501,后来发现AP1501性能不是很好,尤其保护做的没有LM25系列做的好,后来找到了MPS公司的MP1584芯片,而且淘宝上最容易买,性价比也比较高,也就是2-3块钱,很便宜。它的缺点就是外围器件有点多,优点就是效率更高,并且保护方面非常好。性价比可以跟台湾的AP1501相比,性能又可以跟LM25相比,唯一缺点就是外围器件较多。除了外围器件多相对LM25输入电压略低一点最高28V。超过28V它会自动保护,用在24伏有些保守,因为24伏的话内压至少需要30伏以上,当然它也有个高压版本的,但是价格贵了。大部分设备内部都采用12伏的基准电源,辅助电源,12伏电压并不是很高,很多器件都可以容忍12伏,12伏大家可以发现是个很特殊的值,它跟电瓶的电压很接近。们以前的铅酸电池,一节就是2伏,6节就是12伏,所以12伏是个很常用的一个电压;两个12伏就是24伏了就是工业电压;两个24伏就是48伏了一般用在电话机供电,通信电源很多都是用48伏的,为什么用48伏呢,因为电话线比较长,供电比较远,电压越高有利于远距离供电。
我们的设备内部一般都用12伏的话,12伏也够用了,对于28伏输入来说12伏就绰绰有余了。MP1584的工作频率比较高,可以从100K1.5MHz,它的外围器件比较多,但器件体积可以比较小,比如他的电感只需要10uH,之前我们说的LM25需要的是100uH(因为LM25频率比较低50KHz),而MP1584100K1.5MHz,所以他的电感量可以大大降低,电感量一降低那电流值就可以上去,同样条件下体积也可以大大缩小。LM25MP1584整体占用的体积差不多。
6.1MP1584外围器件简析
输入没有大电解电容了只需要一个10uF的电容就可以了(体积很小),EN脚不怎么用,这个脚可以虚空(悬空,等下看个实际电路);FREQ必须接200K(COMP)3脚接的是补偿电路(反馈补偿电路,必须接,这个会影响一定的频率芯片工作的时候这个地方不要碰,因为手的阻值太大了,手碰会影响整个电路的工作点);反馈呢是R2R1的分压(参考电压是基准电压的0.8伏),所以经过这两个电阻的分压得到任意电压,但是工业场合不建议采用这两个值,因为这两个电阻值太大很容易受环境干扰,所以一般小一点,这样抗干扰能力强一点,可以同比例的降低R21KR13K抗干扰能力就很强了;输出接了23uF的电容滤波纹波效果就非常好了。
这里有个24伏曲线,并不是说24伏不能用,而是28伏的时候芯片会有保护。过于靠近保护电压了。8脚(BST)和1SW多了一个100nF的电容,是自举电容,我们知道


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