本设计提供了一种高效的48V至5V直流降压转换解决方案,适用于需要稳定电力供应的电子设备。此电路可输出高达10瓦功率,确保了各种应用中的可靠性能。
一种用途广泛的DC-DC转换器,在5V 2A的输出下稳定可靠,适用于为Arduino、Raspberry Pi或Jetson Nano供电。
硬件组件:
德州仪器LMR16020 × 1个
软件应用程序及在线服务:
Easyeda
手动工具和制造机:
烙铁(通用)
在电动汽车中,电池组两端的电压通常远高于控制逻辑板所需的电压。因此需要使用降压转换器来有效降低输入电源至5V等低压电平。
选择德州仪器LMR16020的原因如下:
- 输入电压范围:4.3 V 至 60 V
- 输出电流可达连续的2 A,适合为多个低功耗设备或单个大功率设备(如Nvidia Jetson Nano)供电。
- 内置高端MOSFET节省PCB空间并提高电路效率。
- 关断模式下超低静态电流40μA和1μA睡眠状态下的极低电流,延长电池寿命。
- 集成过热、过压及短路保护功能。
设计参数:
- 输入电压:V_IN 48 V
- 输出电压:V_OUT 5.0 V
- 最大输出电流:I_OUT 2 A
- 开关频率:f_SW 600 KHz
设定LMR16020的输出电压,通过顶部反馈电阻器(RFBT)和底部反馈电阻器(RFBB)组成的分压电路实现。基于V_OUT等于5 V的设计,选择17.8 kΩ作为RFBB值。
计算开关频率所需的RT阻值为41.2kΩ以确保600kHz的工作频率。
电感的选择根据最大电流纹波决定,选用KIND系数设为20%,获得的最小电感LMIN约为17.7 μH。最终选择22.0μH的电感器来得到理想的电流纹波值。
输出电压稳定时,需要一个足够大的电容器(COUT)以管理输出端的电压波动。通过计算得出所需的最小容值为8.33 uF,并根据公式确定了实际应用中的最大和最小参数值。