（丽水学院工学院 浙江丽水 323000）
摘要：本文设计以TI公司的降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCS MOS场效应管为核心器件，使用TI WebTHERM Simulation 工具进行在线仿真辅助，可快速设计电源参数，最终制作一个降压型直流开关稳压电源。其额定输出直流电压为UIN=16V时，额定输出直流电压为Uo=5V，输出电流最大值为IoMAX=3A。
关键词：开关电源；LM5117；同步降压
1.方案设计
采用LM5117作为主控芯片[2]，该单片机是一款同步降压控制器，适用于高电压或各种输入电源的降压型稳压器应用。其控制方法基于采用仿真电流斜坡的电流模式控制。电流模式控制具有固有的输入电压前馈、逐周期电流限制和简化环路补偿的功能。使用仿真控制斜坡可降低脉宽调制电路对噪声的敏感度，有助于实现高输入电压应用所必需的极小占空比的可靠控制。
2.电路设计
根据Web 工具给出参数，进行电路设计。对器件参数值进行一系列调整后，设计出电路图如图4和PCB，其中几点还是要注意的。主要器件实际选定方法如下：
续流二极管，由降压型开关稳压电源工作原理分析可知，当功率开关VT截止时，储能电感L中所存储的磁能是通过续流二极管VD传输给负载电阻RL的；当功率开关VT导通时，集-射极之间的电压几乎等于零，这时的输入电压UI就全部加到续流二极管VD的两端。因此，续流二极管VD的选择一定要符合下列条件：
续流二极管VD的正向额定电流必须等于或大于功率开关VT的最大集电极电流，即应该大于负载电阻RL上的电流。输出电流为3A，纹波电流控制在5%以内，即二极管正向额定电流Id>3.15A；续流二极管VD的反向耐压值必须大于输入电压UI值；为了减小由于开关转换所引起的输出纹波电压，续流二极管VD应选择反向恢复速度和导通速度都非常快的肖特基二极管或快恢复二极管；为了提高整机的转换效率，减小内部损耗，一定要选择正向导通管压降低的肖特基二极管[1]。综上选择SS310，能够实现以上阐述功能。
储能电感L，这里我们假定选择的开关频率为F=250KHZ。
（1）开关的周期T=1/F=1/250KHZ=4us。（2）占空比D=Uo/UI=5V/12V≈0.42。（3）一个周期内处在12V电压的时间Ton=DT=0.42*4us=1.68us。（4）在Ton时间内，纹波电流di=10%*Io=0.1*2A=0.2A。纹波电流控制在5%以内。（5） 在Ton时间内，储能电感L两端压降VL=12V-5V=7V。（6） 根据电感计算公式L=V*dt/di可以得到：在Ton时间内，L=VL*Ton/di=7V*1.68us/0.2A=58.8uh。（7）在实际应用中，往往取理论值的1.5倍，所以估算电感：L=58.8uh*1.5=88uh。选材的时候考虑在这个电感量左右的电感。
输出滤波电容C，从降压型开关稳压电源的工作原理分析可见，输出滤波电容C的选择直接关系着开关稳压电源输出电压中纹波电压分量△Uo的大小。在设计降压型开关稳压电源时，输出滤波电容C的容量主要根据对稳压电源输出纹波电压△Uo的要求来定。根据电路分析可以推导出C的计算公式（推导过程略）：当输出滤波电容C=0.13uf时，实际应用中取理论值1.5倍，估算电容C=0.13uf*1.5=0.2uf。储能电感L和输出滤波电容C组成的滤波器的截止频率=38KHZ，可以看出Fc远小于开关频率F=250KHZ。对于储能电感L和输出滤波电容C的选择，必须在满足电感选择原则的基础上，再选择电容，（如果电感值小于临界值，电感不足以吸收开关的能量，会引起工作状态急剧恶化。因此，储能电感L除了起储能和滤波的作用外，还有限制功率开关最大电流的作用。也可以用式估算C的值。
3.结论
本文设计以TI公司的降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCS MOS场效应管为核心器件，使用TI WebTHERM Simulation 工具进行在线仿真辅助，可快速设计电源参数，最终设计降压型直流开关稳压电源样机测试结果符合设计要求。再进行一定优化及稳定性等测试后可以投入实际使用，对TI的电源设计有一定参考价值。
参考文献：
[1] 沙占友，王彦朋，安国臣，孟志永.开关电源设计入门与实例解析[M].北京：中国电力出版社，2009.
[2] http：//www.ti.com/product/LM5117?keyMatch=LM5117&tisearch=Search-EN-Everything
资助基金：丽水学院校级重点建制实验室（中心）建设项目——电子工程实验中心（丽学院办〔2017〕11号）
论文作者:凌锋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/26
标签：电感论文; 电压论文; 稳压电源论文; 电流论文; 电容论文; 储能论文; 丽水论文; 《电力设备》2017年第5期论文;