基于LM5117降压型稳压电源系统的设计方案

李丹凤+方倪+毕腾尹+李梦飞+汪家璇+胡安正

（湖北文理学院 物理与电子工程学院 湖北 襄阳 441053）

摘 要： 本系统主要以降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCS MOS场效应管为核心器件，构成同步整流电路，设计系统为降压型直流开关稳压电源。测控模块采用继电器过流保护，监控输出电流实现过流保护。系统可以实现：额定输入电压16V下，输出电压偏差|△UO|≤100mV，最大输出电流可达到3A；输出噪声纹波电压峰峰值UOPP≤50mV；IO从满载变到IO max轻载0.2IO max时，负载调整率为 0.04 %；UIN变化到17.6V和13.6V，电压调整率 0.06 %；效率μ可达到92.18%；具有过流保护功能，电源具有负载识别功能。系统满足了各要求。

关键词： 降压芯片LM5117；CSD18532KCS；同步整流；过流保护；负载识别

1、系统方案论证与选择

1.1抑制纹波电压

采用电容及电感滤波电路，来降低纹波噪声。通常情况下大电容用于滤除低频纹波，而小电容则对中高频滤波效果较好，在此系统中频率为100KHz以上的开关电源使用小电容。此外，LM5117芯片的HO和LO在对两个MOS管进行导通时，可能会出现上升沿和下降沿没有及时的拉高和拉低，易产生电路波动。为解决这种可能现象，采用在LM5117芯片后加30Ω的电阻，且与电阻并联有一个快速恢复二极管FR107。这样可以让PWM快速上拉和下降，MOS管的通断就可以及时反应，电路的波动也会大大减小，从而为更好地减小了电路中的纹波提供了保障。

1.2电流采样的选择

采用康铜丝采样放大电路，将康铜丝串入输出回路，输出电流将在康铜丝上形成电压降，然后做差分放大处理。且康铜丝电阻具有较低的电阻温度系数，较宽的使用温度范围（480℃以下），能够提高采集电压的稳定性。

1.3过流保护方案

采用继电器过流保护电路，接通电源后，继电器内会产生电磁效应，电磁力就会吸引衔铁，让它接触到铁芯，带动衔铁的常闭触电与常开触点吸合，在电流切断后，电磁的吸力也就没有了，衔铁就又返回到原来的位置，将电路切断。即电流达到电流继电器的动作值时，按线路选择性的要求，将电路切断。

1.4 系统总体框图

系统采用降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCS MOS场效应管为核心器件的降压模块、继电器过流保护模块、负载识别模块组成，系统总体结构如图1所示。

2、理论分析与硬件电路设计

2.1理论分析

2.1.1定时电阻RT

根据LM5117芯片的数据，本系统选择开关频率为100kHz；

由 ；故RT我们选取51kΩ；

2.1.2输出电感LO

可由公式 计算；对于我们的电路，计算可得，电感不超过32μH即可，所以我们采用30μH电感，经由黄白磁环，单股绕制而成。

2.1.3电流检测电阻RS

在系统采用的电路中，选择K = 1，以控制次谐波振荡和实现单周期阻尼。根据公式 换算可得RS为10mΩ。

2.2 电路设计

2.2.1过流保护电路设计

利用LM5117芯片10引脚CM，在电路中反馈出来的采样值为0.4V。当CM输出电流小于3.2A时，继电器处于闭合状态，电路正常工作。若电流对应的值大于3.2A对应的基准反馈值时，MOS管处于导通状态。继电器此时处于断开状态，按线路选择性的要求，输入电压与电路断开，如此可完全保护电路。

2.2.2降压电路设计

采用降压控制器LM5117芯片和 MOS场效应管降压芯片，同时利用芯片内部产生的HO和LO两路互补对称的PWM形成同步整流电路。如图2所示。

3、测试结果分析

经测试，额定输入电压16V下，输出电压偏差|？|≤100mV，最大输出电流可达到3A；输出噪声纹波电压峰峰值≤50mV；从满载变到轻载0.2时，负载调整率为 0.2 %；变化到17.6V和13.6V，电压调整率 0.04%；效率μ可达到 92.18 %；具有过流保护功能，电源具有负载识别功能。系统满足了要求。

4、结束语

本系统主要以降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCS MOS场效应管为核心器件，设计并制作一个降压型直流開关稳压电源。采用硬件电路实现了过流保护和负载识别的功能，各项性能指标达到了题目设计要求。在系统的设计中，尽量简化硬件电路的设计，极大发挥了降压控制器LM5117芯片的功能，使系统的整体电路结构简单、性能稳定、运行可靠.

参考文献

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[3] 董蕴慧，张程，徐鸣洲，燕高辉.《降压型直流开关稳压电源》通讯世界2017年，第1期： 270-271页.