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采用MAX606设计12V的小功率开关电源

发布时间:2018-03-19 来源:贸泽电子设计圈 责任编辑:lina

【导读】在便携式仪器中,只能使用电池为系统供电。通常电池电压比较低,系统中经常需要使用小功率开关电源电路对低电压进行电压变换,满足系统中不同功能模块的需求。然而,使用开关电源必将引入纹波噪声,如何降低该纹波噪声成为系统设计的一个重要问题。开关电源的纹波抑制器通常使用C 型、LC型、CLC 型无源滤波器。π 型三阶低通CLC 滤波器由于其结构简单,体积小,性能高等优点得到了广泛的应用。

 
根据开关电源的公式,输出纹波和输出电容值成反比,电感内电流波动大小和电感值成反比。理论上使用标称值大的电容、电感可以得到较好的纹波抑制效果。实际应用中,CLC 电路中不同类型的电解电容及不同标称值的电容、电感对电源纹波的抑制效果究竟有什么样的影响尚无相关文章指出。因此,有必要对CLC 滤波电路进行实际测试研究。
 
 
本文采用MAX606 设计了12 V 的小功率开关电源,使用CLC 滤波器对电源输出纹波进行抑制。通过使用不同类型电解电容及不同标称值的电容、电感,研究了CLC 滤波器的特性,得到了降低小功率开关电源纹波的简单方法。
 
1.电路设计
 
MAX606 是一款小型CMOS 升压式DC/DC 转换器,其输入范围3.0~5.5 V,输出固定5 V/12 V 或可调输出范围Vin~12.5 V,精度为±4%。MAX606 的开关频率高达1 MHz,在5 V输出时可提供高达180 mA 的电流,广泛应用于PCMCIA 卡、存储卡、数码相机和手持式仪器中。
 
设计电路如图1 所示,测试时输入端使用3.6 V 的锂电池进行供电,使用π 型CLC 低通滤波电路对MAX606 输出端进行纹波滤波。
 

 
图1 虚线框内为CLC 滤波电路,通过更改Cin、Cout、L1 的相关参数,研究其对输出纹波的抑制特性。
 
2.π 型CLC 滤波特性分析
 
考虑到电源输出阻抗,将图1 虚线框中所示CLC 电路的等效电路用图2 表示,为了便于分析加入了负载RL,RS 为电源输出阻抗。
 
 
 
图2 中Ui 为开关电源的输出端,Uo 为输出到负载两端的电压。
 
2.1 CLC 滤波电路理论分析
 
电源信号输入C1 两端之后,负载RL上的直流电压为:
 
 
式(1)表明加入电感L 将使UL 变小,影响电源的负载调整率。若要使输出电压稳定,应选用等效串联电阻小的电感器件,电感器的等效串联电阻由其绕制导线的直流电阻决定。
 
对于开关电源输出而言,其交流信号即为电源纹波信号根据CLC 滤波电路传递函数:
 
 
从式(2)可以看出,随频率增大,纹波衰减越大;Cin、Cout 越大,纹波衰减越大,因此,π 型CLC 滤波器对电源纹波有一定的抑制作用。但是,式(2)是在L、C 均为理想情况下得出的,并未考虑实际电感电容的材料及它们的寄生参数。
 
2.2实际测试分析
 
测试数据由泰克