如何設計高效率大電流直流穩壓電源
許多電子發燒友們在DIY時，常常需要一個能輸出大電流、性能優良的直流穩壓電源，并且希望這個直流穩壓電源還能夠比較方便的根據自己的需要隨時改變輸出電壓的大小。如何才能擁有一款這樣的直流穩壓電源呢。
本文介紹一款采用MP1593制作的DC-DC穩壓電源，這款DC-DC穩壓電源的體積很小，但它能提供2A 甚至最高達3A 的輸出電流，并且其性能指標非常好，完全可以滿足電子愛好者們在DIY 時的要求，下面就原理及實際制作等方面的一些問題做一個詳細的介紹。
1、 MP1593 的結構及工作原理簡介
MP1593 是美國MPS 公司（Monolithic PowerSystems,Inc） 研制生產的一款降壓型（Step -down）DC-DC 器件，它采用8 pin 小型SOP 封裝，體積很小，只有5mm×4mm×1.5mm 大小。該IC允許輸入的電壓范圍從4.75~28V，輸出電流最高可達3A，其最高工作效率可達95％。該IC 典型的數據為：當輸入12V, 輸出為5V，且電流達到2.5A時，其工作效率為90％。在這樣高電壓差、大電流的情況下，該IC 連續工作24 小時也無需加裝任何散熱器，可見其功耗非常之小。另外，該集成電路的外圍電路也十分簡單，非常容易應用。
圖1 是MP1593 典型的外部應用電路及部分內部原理圖
圖1 MP1593 典型的外部應用電路及部分內部原理圖
該集成電路的工作原理簡述如下：
輸入電壓Vin 從集成電路的pin 2 端進入，這時如果在pin 7（ Enable） 端加高電平（+5V 左右），則IC 被啟動進入到工作狀態。在時間Ton（ 導通時間） 內，輸入電壓通過導通的MOS 管V1 從IC 的pin 3 端輸出，加在電感L1 的左端，該電壓經過L1與電容C5 組成的濾波電路向負載RL 供電，同時在電感L1 上儲存了電能。在時間Toff（ 關斷時間） 內，MOS 管V1 處于關斷狀態，這時，在儲能元件電感L1 上產生的自感電壓為左負右正，因此加在二極管D1 上的電壓是正向偏置電壓，致使二極管導通，于是，電感L1 與二極管D1 及負載RL 形成了一個放電回路，電感L1 上儲存的電能向負載RL 釋放，以提供負載RL 所需的電能。
電路中各點的波形如（圖2）所示。
圖2 電路中各點的波形圖
輸出電壓Vout 的穩壓控制過程簡述如下。
電阻R1 與R2 組成的分壓電路從輸出電壓Vout端取出采樣電壓，然后通過pin 5 端送到IC 內部的誤差電壓放大器Y3 的反相輸入端，與IC 內部設置的加在同相端的基準電壓1.22V 進行比較，從而使誤差電壓放大器Y3 的輸出電壓Ua 產生相應的變化，此電壓Ua 被送到IC 內部的電流比較器Y2 的反相輸入端；另一方面，IC 內部電阻R ＇通過對輸出回路中的電流進行采樣，取得一個采樣電壓。此電壓經電流傳感放大器Y1 進行放大后得到電壓Ub，此電壓被送到電流比較器Y2 的同相輸入端。這兩個電壓Ua 和Ub 共同決定了電流比較器Y2 的輸出電壓Uc 的大小，而電壓Uc 就是IC 內部的邏輯電路的輸入控制信號。通過邏輯電路的控制，改變MOS管V1 的通斷相對時間長短，也就是改變了電感L1上的充電和放電時間的長短，即Ton（ 導通時間） 和Toff（ 關斷時間） 的相對長短，從而改變了電感上平均電壓的大小，也就是改變了輸出電壓Vout 的大小，最終實現了對輸出電壓Vout 的穩壓控制。整個穩壓過程實質上是一個反饋控制過程。從以上所述的穩壓控制過程中，我們看到：只要改變外部電阻R1 與R2 的比值，就可以改變采樣電壓的大小，從而也就改變了輸出電壓Vout 的大小，事實上，該電路就是通過調節電阻R1 與R2 的比值來實現對輸出電壓Vout 大小的調節。
編輯：admin 最后修改時間：2018-01-05
