降压模块又称降压型DC to DC转化器,能够轻松又有用的将直流高压转化为安稳的低压直流电,在手机、MP3、数码相机等产品中运用广泛,降压模块价格低价,最低端的只要1元多钱。
规划意图:之前规划了一款集成飞控,本次规划验证降压模块计划,以便后续集成于飞控体系
规划本电路电路板所需常识:直流、交流电,PWM信号,MOS管参数/作业原理,电感参数/作业原理
1.1一个完好的DC to DC模块分为三大部分,操控器芯片;N沟MOSFET(上管and下管);电感,滤波电容 。下面逐个介绍。
1)操控器芯片:依照每个用户装备的电阻、电容输出对应的PWM信号操控MOSFET已到达操控两个MOS管之间电压的作用,高端的操控器还会带有其它的操控计划,例如恒流输出等...
2)N沟MOSFET:一个完好的DC to DC模块需求两个MOSFET,别离充当上管和下管,Gate端由降压操控器芯片操控,上管的Drain衔接输入电压,Source衔接下管的Drain(这儿被称作SW,Switch),下管的Source接地。当操控器操控两管接连开、关,在SW就形成了安稳的凹凸电平,高压为输入电压+,低压为0V
3)SW衔接功率电感:电感起到阻止高压经过、在低压时供电的坐拥,到达安稳电压的作用并衔接输出正极
4)滤波电容:输入、输出正极与地之间衔接电容,到达滤波的作用,低压时放电,高压时充电
1.2其它小常识,不是一切的DC to DC都有这三部分,有的芯片集成度较高,能够把前三项集成在同一芯片内,但集成度越高,输出电流越小,究竟热耗散一直是一个未能有用处理的问题。
2.1大型固定翼无人机往往需求5V左右的电压来驱动设备,例如无线电通信设备,舵机,GPS等...
2.2需求电流大约在10A左右,为了留有余量,却20A为降压模块能到达的最大输出
2.3大电流必定形成较大热损耗,所以不能够运用一体型降压芯片(芯片内集成操控器,N MOSFET,电感),必定要运用外置MOS、电感的降压操控器芯片
3.2考虑到本钱,开发快捷性,本教程选用了一颗来自TI的LM25116MHX降压操控器芯片,最大输入42V关于绝大多数无人机电池来说捉襟见肘,最大输出电流为20A,内置电流传感器,温度传感器,防短路等保护措施
4.1学习LM25116MHX的数据手册(TI的数据手册好像不让转载,只能在官网上获)(数据手册链接:),找到典型运用图
1)依照数据手册中给出的电阻、电容、电感、MOS类型核算公式核算适宜的类型(引荐,加强关于电路作业的了解,但缺陷是自己简单算错and漏算)
2)再找找网上有没有开源的电路规划(不引荐,他人开源的总不是你的,问题或许会有许多,并且后期不便利排查)
3)运用官方的规划软件主动生成原理图(引荐,便利快捷,介绍具体,简直不会犯错)
所以我这儿运用第三种计划,TI的电源规划软件Webench Power Designer(软件链接:)
这是它给出的规划主张,可是功率看起来不太高,小调一下参数操控器中的频率(一般来说开关频率越低功率越高,但体积越大)
功率提高了1.1%,看起来不是很高,但在最大100W输出时能的下降1.1W热耗散其实现已很优异了。
4.2依照参阅规划很快就能规划出原理图(理论上),可是参阅规划给出的两颗MOSFET价格不菲,并且淘宝上并没有单卖的,所以下一步,MOSFET选型
4.3淘宝上最常见的大功率类SON8的MOSFET便是onsemi(安森美)的NTFMSxCxxx系列,但并不能随意找一个,有参数要求
(PS:额定增添了一些电容,能够必定减小电源纹波;运用了自定义焊盘和xt30插口供电、输出)
转化完成后,程序仅仅将元件主动摆放,没有依照规划规矩摆放,所以下一步是PCB布局
1)有用(尽或许紧缩体积,但也要便利SMT,例如多引脚芯片周围1.5mm旁不该有任何贴片原件)
两种办法:主动布线)主动布线(布线凌乱,有许多不合理的当地,在布线程序没有进一步改进时,不能够运用)见下图:
引荐JLC的免费打样,单、双、四层PCB均免费,五张SMT的工程费也只需50元,可谓懒人福音。
现在快递不能送达,所缺的元件无法购买,所以无法测验,只能展现一下PCB的3D模型。