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【龙腾原创】 【二期 】宽电压范围输入DC-DC电源模块的设计

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xygyszb
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初级工程师
  • 2014-7-25 21:19:18
笔者从事嵌入式开发行业,对于电源设计属于半吊子,买了一本开关电源设计的书籍却也没有静下心来看下去。实际应用中碰到的多为DC-DC电源转换,AC-DC基本都是采购现成的开关电源,因为经常需要设计一些板卡,因此也会需要设计一些电源模块。下面引用一个之前做的电源模块(个人感觉还不成熟~),并简述电源模块的设计及调试,附上一些问题,求大神批评指正。

需求
9~36V输入,输出±12V@400mA、5V@1A。
模块尺寸小于50×50
设计方案




笔者比较偷懒,电源设计喜欢到各大官网上去逛,例如TI、英飞凌、Liner等等。笔者采用TI官网的在线设计工具,选择芯片及电路。采用TPS40210和TPS65131芯片结合产生5V@1A、±12@400mA输出。
下面给出原理图设计、PCB和实物调试,并分享一些调试心得和问题,请各位大神赐教。后续我会路线跟帖。谢谢~
原理图




PCB实物图




调试结果:
1) 9~36V输入时,模块正常工作,输出±12V、5V。
2) 输出带载能力正常,5V@1A、12V@400mA、-12V@400mA。
3) 满载时,模块温升至85℃左右。(测试时室温27℃)
调试问题:
1) 启动电压异常。高于13V时系统可以正常启动,但是低于13V时无法正常启动。正常启动后,9~36V宽范围调节,模块均工作正常。
2) ±12V后端容易负载较弱,尤其为-12V。断开-12V时,12V容性负载1000uF正常。接入-12V时,-12V后接电容超过200uF时,启动异常,显示为过流。分析原因为-12V产生电路开关频率高于12V电路开关频率,所以开机瞬间-12V一直开启,导致12V产生电路一直处于过流保护状态。显示为输入电源过流(电流约为4A左右,电压拉低为8V左右)。到现在还不明是啥个情况。
3) 使用时出现好几个电源模块损坏的现象。主要包括① 12V产生二极管D1损坏,表现为D1短路,暂时还未找到原因,更换D1后正常。②-12V产生芯片损坏,从表面看无任何迹象,更换后正常,不知道是不是过流搞坏了。③12V产生芯片损坏,应该是驱动芯片过热导致,也有可能是手工焊接锡渣未清理干净导致。
请各位大神指正批评,尤其是调试中的问题,请给出您宝贵的意见。
另外还附注以下一些问题,一起探讨。
1、 个人感觉里面用到的电感太大了,是否有小一号的电感满足以上过流能力要求的?
2、 关于覆铜。有人说开关电源应当手动的去布铜(有称为割铜)效果会更好一点。此板采用的覆铜,将上下两面均大面积的铺了地。不知道两者之间有什么区别?
3、 关于散热,如何才能在有限面积下保证最优的散热效果呢》不知道图上的怎么样?是否有更好的建议?
4、 关于原理图设计,是否有更简单、方便的,或者更便宜的?(此版成本约60元/块)
PS:国产的电容和进口电容差距咋这么大?一开始使用国产的电容(铝解电容),15V都启动不了,后来换了进口电容,启动没有问题。
Thanks~





aoqidzkj
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本网技师
  • 2014-7-27 16:17:01
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xygyszb
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初级工程师
  • 2014-7-27 18:29:07
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导热硅脂的确是散热的一种方法。
不过导热硅脂配上金属(铝、铜(最好))外壳或者工装散热效果才会更好。
dexury
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助理工程师
  • 2014-8-10 11:04:09
  • 倒数2
 
如果批量使用的话,还是建议找成品电源模块,有灌胶的,尺寸也是50.8*50.8MM,多路输出,一般涉及到平衡负载使用的。你现在的成本都60多了。4:1输入的,成品电源模块90元左右应该完全可以搞定的。我们广州能电源做中小功率DC-DC电源模块,AC-DC电源模块的,优势供应B0505S-1W B0505LS-1W B0505S-2W
q375181816
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最新回复
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