LM2717-ADJ雙降壓式DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)方案

1. 引言

雙降壓式DC-DC轉(zhuǎn)換器是一種常見(jiàn)的電源管理電路，廣泛應(yīng)用于需要高效能、電壓穩(wěn)定的設(shè)備中，例如移動(dòng)設(shè)備、通信設(shè)備、工業(yè)控制系統(tǒng)等。LM2717-ADJ是由德州儀器（TI）推出的一款適用于多種應(yīng)用場(chǎng)合的雙降壓式DC-DC轉(zhuǎn)換器，支持動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整，具有優(yōu)異的效率和小尺寸的特點(diǎn)。本文將從設(shè)計(jì)角度詳細(xì)介紹LM2717-ADJ雙降壓式DC-DC轉(zhuǎn)換器的方案，包括主控芯片的選擇、功能、工作原理、設(shè)計(jì)中的作用以及實(shí)際應(yīng)用。

2. LM2717-ADJ概述

LM2717-ADJ是一款集成度高、雙輸出、可調(diào)電壓的降壓式DC-DC轉(zhuǎn)換器。它支持輸入電壓范圍為3.0V至18V，輸出電壓可以調(diào)節(jié)至1.22V至12V。該芯片采用了高效的PWM控制模式，適用于需要低功耗和高穩(wěn)定性輸出的場(chǎng)景。LM2717-ADJ具有多個(gè)特性，如過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)等，使其在實(shí)際應(yīng)用中更加可靠。

3. 主控芯片選擇

在雙降壓式DC-DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)中，主控芯片的選擇至關(guān)重要。LM2717-ADJ作為主控芯片時(shí)，能夠提供高效率的電源轉(zhuǎn)換和穩(wěn)定的輸出。以下是關(guān)于該芯片的一些詳細(xì)信息：

3.1 LM2717-ADJ的型號(hào)

• LM2717-ADJ：這是該系列中最常用的型號(hào)，支持雙輸出，輸出電壓可以通過(guò)外部電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)。它的工作頻率為1.5MHz，具有較小的外形和高效率，適合用于低功耗設(shè)備中。

3.2 LM2717系列其他型號(hào)

• LM2717-5.0：這是固定輸出為5V的版本，適合于需要穩(wěn)定5V電源的設(shè)備。

• LM2717-3.3：該版本固定輸出電壓為3.3V，適用于需要3.3V電壓的場(chǎng)合，如某些微控制器的供電。

• LM2717-12：具有固定12V輸出的型號(hào)，適用于需要較高電壓穩(wěn)定性的場(chǎng)景。

4. LM2717-ADJ在設(shè)計(jì)中的作用

LM2717-ADJ作為主控芯片，起到了核心控制作用。在整個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器的工作中，它負(fù)責(zé)控制輸入電壓的轉(zhuǎn)換過(guò)程，輸出穩(wěn)定的電壓，并提供保護(hù)機(jī)制。以下是該芯片在設(shè)計(jì)中所扮演的幾個(gè)重要角色：

4.1 電源管理

LM2717-ADJ通過(guò)PWM控制模式調(diào)節(jié)電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓的有效管理。它能夠?qū)⑤^高的輸入電壓轉(zhuǎn)換為多個(gè)穩(wěn)定的輸出電壓，以滿足不同電路的需求。通過(guò)外部設(shè)置的電阻，用戶(hù)可以根據(jù)需要調(diào)整輸出電壓，從而為負(fù)載提供穩(wěn)定的電壓供應(yīng)。

4.2 輸出電壓調(diào)節(jié)

LM2717-ADJ的一個(gè)顯著特點(diǎn)是支持可調(diào)輸出電壓。通過(guò)調(diào)整外部電阻，它能夠在1.22V至12V之間提供穩(wěn)定的輸出電壓。這使得LM2717-ADJ非常適用于多種需要不同電壓供電的設(shè)備，特別是在電子原型設(shè)計(jì)和小型化設(shè)備中，具有很大的靈活性。

4.3 高效能轉(zhuǎn)換

LM2717-ADJ采用高效的PWM控制技術(shù)，可以使得轉(zhuǎn)換效率高達(dá)90%以上。這意味著較少的功率損耗和較低的熱量產(chǎn)生，適合需要長(zhǎng)時(shí)間工作的低功耗設(shè)備。它特別適合于移動(dòng)設(shè)備和便攜式電子產(chǎn)品。

4.4 保護(hù)功能

LM2717-ADJ內(nèi)建多種保護(hù)功能，包括過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)和過(guò)熱保護(hù)等。這些保護(hù)功能確保了芯片在異常情況下的穩(wěn)定運(yùn)行，避免了過(guò)電流或過(guò)電壓損壞系統(tǒng)。這對(duì)于復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)重要的保障，能夠有效提高系統(tǒng)的可靠性。

5. LM2717-ADJ工作原理

LM2717-ADJ工作在降壓模式，即將輸入的高電壓轉(zhuǎn)化為較低的輸出電壓。其基本工作原理如下：

5.1 輸入電壓

LM2717-ADJ的輸入電壓范圍為3.0V至18V。它首先接收到外部輸入電壓，該電壓通常來(lái)自于電池或外部電源。

5.2 升壓轉(zhuǎn)換

LM2717-ADJ內(nèi)部集成了一個(gè)PWM控制器，利用開(kāi)關(guān)管、二極管和電感等元件，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和斷開(kāi)，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為較低的輸出電壓。在此過(guò)程中，開(kāi)關(guān)管的工作頻率通常為1.5MHz，以提高效率并減少外部元件的體積。

5.3 輸出電壓

輸出電壓由外部的反饋電阻設(shè)置，LM2717-ADJ根據(jù)反饋信號(hào)調(diào)節(jié)輸出電壓，確保其保持在預(yù)定范圍內(nèi)。通過(guò)調(diào)整電阻值，可以在一定范圍內(nèi)選擇所需的輸出電壓。

5.4 保護(hù)機(jī)制

當(dāng)出現(xiàn)過(guò)電流、過(guò)電壓或過(guò)溫度時(shí)，LM2717-ADJ會(huì)啟動(dòng)相應(yīng)的保護(hù)機(jī)制。例如，過(guò)電流保護(hù)會(huì)自動(dòng)限制輸出電流，防止系統(tǒng)損壞；過(guò)熱保護(hù)會(huì)通過(guò)關(guān)閉輸出或降低工作頻率來(lái)避免芯片因過(guò)熱而損壞。

6. 設(shè)計(jì)中的重要考慮因素

在設(shè)計(jì)LM2717-ADJ雙降壓式DC-DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，以下幾個(gè)方面是需要特別考慮的：

6.1 輸入電源選擇

LM2717-ADJ的輸入電壓范圍廣泛，但輸入電源的選擇依然影響轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。在選擇輸入電源時(shí)，應(yīng)確保其輸出電壓在LM2717-ADJ的工作范圍內(nèi)，避免過(guò)壓或欠壓情況的發(fā)生。

6.2 外部元件選擇

LM2717-ADJ的外部電感、電容和電阻的選擇對(duì)系統(tǒng)的性能有著重要影響。例如，電感的選擇會(huì)影響轉(zhuǎn)換效率和電流波動(dòng)，電容則影響輸出電壓的穩(wěn)定性。選擇合適的元件參數(shù)能夠顯著提高整個(gè)轉(zhuǎn)換器的性能。

6.3 熱管理

雖然LM2717-ADJ本身具有過(guò)熱保護(hù)功能，但在高功率應(yīng)用中，仍然需要考慮適當(dāng)?shù)纳嵩O(shè)計(jì)。合理的布局和合適的散熱元件可以有效降低溫升，避免芯片過(guò)熱。

7. 實(shí)際應(yīng)用

LM2717-ADJ廣泛應(yīng)用于需要雙輸出電壓的設(shè)備中，如嵌入式系統(tǒng)、無(wú)線通信設(shè)備、手持設(shè)備、工業(yè)控制系統(tǒng)等。例如，在移動(dòng)設(shè)備中，它可以為不同模塊（如處理器、顯示器、傳感器等）提供獨(dú)立的穩(wěn)定電壓，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

8. 總結(jié)

LM2717-ADJ雙降壓式DC-DC轉(zhuǎn)換器以其高效、可靠、靈活的特點(diǎn)，在多種應(yīng)用場(chǎng)景中得到了廣泛的應(yīng)用。通過(guò)合理的主控芯片選擇和精心的設(shè)計(jì)，LM2717-ADJ能夠?yàn)樵O(shè)備提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)，同時(shí)具備多種保護(hù)功能，確保系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)合適當(dāng)?shù)耐獠吭梢宰畲笙薅鹊匕l(fā)揮LM2717-ADJ的優(yōu)勢(shì)，滿足不同應(yīng)用的需求。