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【转】高效率辉光管升压
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上一篇介绍,可以通过占空比来控制输出电压。准确来说,“占空比”这个概念是在PWM中的概念。而电源芯片根据控制方式不同可以分为两种,一种是PWM,另外一种就是PFM了。
PWM就是脉宽调制,直观来说,PWM就是方波的周期不变,而高电平的持续时间发生了变化,引起占空比的变化。
PFM是脉冲频率调制,与之对比,就是方波的高电平持续时间不变,而周期发生了变化,引起占空比的变化。
比起34063,复杂而又效率底下的方案,MAX1771绝对是一个极其简单没有门槛的升压方案。
这篇文章就以经典的PFM控制器MAX1771为例,讲解PFM的工作原理。先来看整体电路图。


IP属地:山东来自Android客户端1楼2020-05-01 00:23回复
    芯片原理简介
    MAX1771的外围电路极其简单,几乎不需要我们去设计什么,只需要将反馈电阻设计好就行了。但是外围简单的电路往往内部不简单。我们来看一下外围电路如此简单的芯片的内部结构是怎么样的。


    IP属地:山东来自Android客户端2楼2020-05-01 00:24
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      搜了好久资料,自己也研究了好久,愣是没把RS锁存器部分的详细工作原理看懂,还需要查一些文献才能看懂。
      不过看不懂具体工作原理毫不影响我们的设计。
      MAX1771有8个引脚,官方的Boost电路图如下:


      IP属地:山东来自Android客户端3楼2020-05-01 00:25
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        可以看到,这是一个经典的Boost电路模型,其中2脚为V+,电源的芯片引脚。我们在这里给的是12V。
        REF引脚由芯片内内部结构可知是一个电压基准源,为了提供和Feedback引脚相比较的电压。由于集成芯片内部不容易集成大电容(大电容体积比较大),所以这里需要外置一个电容进行稳压。0.1uF就行。
        SHDN为芯片的使能引脚,低电平有效。可以把此引脚拉高使芯片处于待机状态。
        AGND和GND是模拟地和数字地,连接后共同接地就行。
        EXT为芯片的脉冲输出引脚,直接与MOS的Gate相连提供脉冲驱动MOS管。
        CS为芯片的电流控制引脚,由芯片内部的结构图可知,此引脚输入到了一个电压比较器,比较电压为0.1V,当此引脚的电压大于0.1V时,芯片停止工作。在Boost电路图中,此引脚的输入电压为
        FB引脚为Feedback引脚,芯片就是通过此引脚感受外部的输出电压,从而调节占空比来调节输出电压趋于稳定状态。


        IP属地:山东来自Android客户端4楼2020-05-01 00:26
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          详细引脚定义可以参考手册:


          IP属地:山东来自Android客户端5楼2020-05-01 00:26
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            外围电路设计:
            设计要求:Vin=12V,Vout=170V
            MAX1771芯片的外围电路太简单了,以至于我们可以几乎不用怎么设计。。。
            MOS管:由于输出电压较高,所以需要耐压值较高的MOSFET,建议选择耐压值250V以上MOS,其内阻越低越好。考虑到成本和体积限制,我选用的是IRFR224。其他的还有很多低内阻的MOS可以选择,例如TK8P65W等等。
            反馈电阻:芯片的参考电压为1.5V,两个电阻对输出电压进行分压之后送入FB引脚进行反馈。显然,其中电阻的选择公式如下


            IP属地:山东来自Android客户端6楼2020-05-01 00:27
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              这里我们选择R2=1.8MΩ,R1=16KΩ。
              3. Rsense:Rsense为电流控制电阻,控制着MOS管的最大电流,可以防止意外情况发生,诸如输出短路引起MOS烧毁。这里要根据我们的需求进行选择。假设我们要求输出20mA的最大电流,效率80%情况下, 可计算得到最大的Ids=354mA,此时由于比较电压为0.1V,可计算得到Rsense的最小值为0.1V/354mA=282mΩ。但是往往我们不这样做,因为这样子计算出来的Rsense非常大,会严重影响效率。对于这里,我们不需要对输出电流进行太大限制,所以我们适当选择一个防止输出短路引起MOS发烫烧毁就好,我设计时选择的限流电阻为50mΩ。


              IP属地:山东来自Android客户端7楼2020-05-01 00:28
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                电感选择:根据手册
                这里的Ilim在手册中没找到,应该是最大电流(I Limit),也就是通过电感的最大电流。我们假设输出为20mA的情况下,由上面的计算得到I=354mA,代入Vin=12V可以得到L>34uH,手册中给的最佳电感范围是10uH~300uH,挺好。


                IP属地:山东来自Android客户端8楼2020-05-01 00:29
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                  输出电容:输入电容选择100uF的电容就行,越大越好。输出电容选择10uF就够用了,此处不多做分析。


                  IP属地:山东来自Android客户端9楼2020-05-01 00:30
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                    做出成品的模块如下图,


                    IP属地:山东来自Android客户端10楼2020-05-01 00:30
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                      IP属地:山东来自Android客户端11楼2020-05-01 00:30
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                        板子回来后便迫不及待的把原件都弄好了,其中有一个不确定性的就是电感的选择。一开始我们计算的是34uH,但是实测用68uH电感的时候会有明显的电感啸叫声,于是加大电感,100uH,220uH,330uH,680uH,实测220uH的时候已经听不到啸叫声了。由于电感太大的时候带载能力太弱,所以就选用了220uH的电感。


                        IP属地:山东来自Android客户端12楼2020-05-01 00:31
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                          实测数据:



                          IP属地:山东来自Android客户端13楼2020-05-01 00:32
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                            IP属地:山东来自Android客户端14楼2020-05-01 00:32
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                              这是楼主根据那位大佬的图做的,成功了,不过测试过程中170输出不小心碰到了4脚,芯片已卒。。。




                              IP属地:山东来自Android客户端15楼2020-05-01 00:35
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