想要将50v的直流电压降到40v,有什么办法?
这属于电源设计部分内容,dcdc直流降压型电压变换,输入电压为50v,输出40v,输入与输出之间的压差为10v,压降有点高,若采用线性的方式降压,负载电流不能太高,一般500ma以内,否则降压芯片自身功耗太大,不但散热不好处理,而且效率低,浪费能量。线性降压方式降压芯片的功耗p=(输入-输出)×负载电流,若负载电流500ma,功耗p为10v×500ma=5w,若1a自身功耗p达10w。
1、线性降压方式,负载电流500ma以内
原理如下图所示,采用ti的ldo线性电源芯片lm117hv进行降压稳压,lm117hv输入电压高达60v,输入电压范围4.2v~60v,输出电压范围1.25v~57v,输出电流1.5a,工作温度范围-65℃~150℃。lm117hv内部具有1.25v基准源,其输出电压公式为:vout=1.25×(1+r2/r1),要求输出电压40v,代入公式即1.25×(1+r2/r1)=40,求得r2/r1=31,选择合适的标称阻值即可,比如选择r1=200ω,r2=6.2kω可得输出电压为40v。
lm117hv的封装为to-3,具体设计时一般贴在散热器表面上,利于散热。虽然该芯片输出电流可达1.5a,但是实际使用时负载电流不要太大,小于500ma。若负载电流500ma该芯片功耗已达5w;若负载电流1.5a,功耗高达15w!不是不行,而是建议不要这么使用,当然散热处理得好也完全可以使用,但是效率低,功率内损严重,而且散热也不好处理,若电流较大建议采用开关电源芯片方式降压。
注:线性降压方式除了使用专用的线性电源芯片设计之外,还可以使用大功率晶体管、场效应管等进行降压设计。比如使用稳压管与npn型功率三极管配合的设计方式,(关注公众号:电路一点 通)通过稳压管控制三极管基极的电压,那么发射极的电压约为基极的电压-0.6v,50v电源输入端为三极管的集电极。也可以使用比较器、场效应管组成的负反馈电路控制场效应管的内阻,从而实现40v稳压输出。
2、采用开关电源芯片设计
采用开关电源芯片设计的优点是转换效率较高,一般80%~90%左右。线性ldo电源芯片在压差不大,负载电流较小的场合使用是挺方便的,电路设计较简单,缺点就是效率低。
下面介绍一款tps54560b开关电源芯片,该芯片属于ti公司生产,输入电压范围4.5v~60v,输出电压范围0.8v~58.8v,输出电流高达5a,工作温度范围-40~150℃,转换效率90%左右。其输出电压公式为vout=0.8(1+rhs/rls),比如下图为参考实例,输入7v~60v,输出5v,其中r5=53.5k,r6-10.2k,代入公式计算vout=0.8(1+53.5k/10.2k)≈5。
要求输出40v,根据计算公式0.8(1+rhs/rls)=40,可得rhs/rls=49,可选rhs=62k,rls=1.27k。
该芯片属于so-8封装,芯片个头很小,却能输出5a电流,这就是线性电源芯片与开关电源芯片的不同之处,开关电源芯片功耗低、转换效率高,不需要做散热处理,在体积和重量方面都有很大优势。
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