lm5117芯片降压型稳压电源的设计与制作
摘要 3一、绪论 4（一）电源的研究背景 4（二） 未来发展 4（三）课题研究经过 4二、 方案论证 5三、 主要元器件的选择 5（二） CSD18532KCS MOS场效应管 6（三）LM358芯片 7四、电路设计的方法 7（一）降低纹波的方法 7（二）DC-DC变换方法 8（二） 稳压控制方法 8五、 电路的设计 8（一）基础电路 8（二）过流保护电路 9（三） 负载识别电路 9（四）测试结果 11六、 总结 11七、参考资料 12八、致谢 12九、附录 13（一）总电路图 13（二）PCB图 13（三） 实物照片 14（四）元器件清单 15本文设计了一款基于LM5117芯片的降压型稳压电源，该款以TI公司的LM5117芯片和CSD18532KCS MOS场效应管作为核心器件，整个电路包括 LM5117降压芯片、滤波电路、以及过流保护电路。本设计经过仿真实验、制作实物、调试后，能够实现输出电压为5V，最大输出电流大于等于3A，效率高于85%,并且具有过流保护功能。
目录
Abstract
In this paper, a StepDown power supply based on lm5117 is designed, which takes ti chip and csd18532kcs MOSFET as the core device, the whole circuit includes lm5117 stepdown chip, filter circuit, and overcurrent protection circuit. After the simulation experiment, the production and debugging, the output voltage is 5v, the maximum output current is greater than is equal to, the efficiency is higher than 85 %, and has the overcurrent protection function.
【Keywords】: lm5117 chip; Csd18532kcs MOSFET; Regulated power
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
supply.
一、绪论
（一）电源的研究背景
随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛，也要求能够提供稳定的电源，以满足小型电子设备的用电需要。本设计基于这个思想，设计和制作了符合指标要求的开关稳压电源。
未来发展
电源技术的发展是一个系统工程。主要以实现缩短产品推广向市场的时间，低成本，高可靠性，高质量的产业化生产。
（三）课题研究经过
本设计以TI 公司的降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCS MOS场效应管为核心器件，设计并制作一个降压型直流开关稳压电源。额定输入直流电压为UIN=16V时，额定输出直流电压为UO=5V，输出电流最大值为IOmax=3A。本设计主要有以下几个研究内容：
1.查找资料，选定方案。
2.设计电路图，选取元器件。
3.制作实物。
4.调试电路。 二、 方案论证
本设计经过资料查找，最终得出了以下三个方案：
1.采用降压型开关电源芯片NCP1529为核心，配合外围电路进行设计的降压型稳压电源，它的优点在于芯片采用同步整流技术，转换效率高、低纹波。该芯片还具有过流保护、过热保护等功能。但是NCP1529对电感要求比较高，可能会产生电压过冲影响效率，不是很稳定，故放弃此方案。
2.采用稳压芯片LM2596，它具有较为完善的保护电路、电流限制、热关断电路等，且里面含有固定频率振荡器（150KHZ）和基准稳压器（1.23v）。但是考虑到LM2596难以有较高的效率，故放弃此方案。
3.采用TI公司生产的降压控制器LM5117，其控制方法是基于仿真电流斜坡的电流模式控制。电流模式控制具有固定的输入电压前馈、逐周期电流限制与简化环路补偿的作用。使用仿真控制斜坡可降低脉宽调制电路对噪声的敏感度，有利于实现高输入电压应用所必需的极小占空比的可靠控制。
经过比较，本设计采用以LM5117为核心制作降压型稳压电路。
三、 主要元器件的选择
（一）LM5117芯片
LM5117芯片的引脚图如图1所示。具有以下优点：
1.仿真峰值电流模式控制
2.自适应死区时间输出驱动器控制
3.可选的二极管仿真模式
4.0.8V 可编程输出
5.精度为 1.5％ 的电压基准
6.模拟电流监视器
7.可编程电流限制
8.断续模式过流保护
9.可编程软启动和跟踪
10.可编程输入欠压锁定
11.可编程切换至外部偏置电源
12.热关断
图1 LM5117芯片引脚图
CSD18532KCS MOS场效应管
CSD18532KCS MOS场效应管具有低热阻、雪崩额定值、逻辑电平等特点，常用于直流转直流的转换、次级侧同步整流器、电机控制等。如图2所示。
图2 CSD18532KCS MOS场效应管
（三）LM358芯片
LM358集成芯片内部频率补偿、直流电压增益高(约100dB)、单位增益频带宽(约1MHz)、电源电压范围宽：单电源(3—30V)；双电源(±1.5 一±15V)、低功耗电流等优点，适合于电池供电常作为直流增益模块、传感放大器和其他所有可使用单电源供电的使用运放的地方。LM358引脚图如图3所示。
图3 LM358引脚图
四、电路设计的方法
（一）降低纹波的方法
对减小纹波本设计中采用了以下办法：
（1）在选择输入电容时使用感抗小的电容，或者并联一个0.01uF的陶瓷电容，并且要尽量的靠近开关晶体管和二极管。在输出端采用低ESR的电解电容如：日本化工KZJ KZG、红宝石MBZ MCZ等，或者用可多个普通电容并联，配合CBB聚丙烯无感电容、固态电容、钽电容等。
（2）开关电源的PCB布线非常关键，所以我们并没有采用手工布线，而是根据画出的PCB原理图定制了PCB板。对于高频噪声，由于频率高且幅值较大，后级滤波虽然有一些作用，但作用不明显。可以采用在VD两端接上电容或电阻电容的方法，也可以在其两端加上电感。另外二极管后面接入电感（EMI滤波）也是常用的降低高频噪声的方法。布线时还要注意单点接地，功率地和信号地分开，边调试边选择功率地和信号地相连的地方。
目录
Abstract
In this paper, a StepDown power supply based on lm5117 is designed, which takes ti chip and csd18532kcs MOSFET as the core device, the whole circuit includes lm5117 stepdown chip, filter circuit, and overcurrent protection circuit. After the simulation experiment, the production and debugging, the output voltage is 5v, the maximum output current is greater than is equal to, the efficiency is higher than 85 %, and has the overcurrent protection function.
【Keywords】: lm5117 chip; Csd18532kcs MOSFET; Regulated power
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
supply.
一、绪论
（一）电源的研究背景
随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛，也要求能够提供稳定的电源，以满足小型电子设备的用电需要。本设计基于这个思想，设计和制作了符合指标要求的开关稳压电源。
未来发展
电源技术的发展是一个系统工程。主要以实现缩短产品推广向市场的时间，低成本，高可靠性，高质量的产业化生产。
（三）课题研究经过
本设计以TI 公司的降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCS MOS场效应管为核心器件，设计并制作一个降压型直流开关稳压电源。额定输入直流电压为UIN=16V时，额定输出直流电压为UO=5V，输出电流最大值为IOmax=3A。本设计主要有以下几个研究内容：
1.查找资料，选定方案。
2.设计电路图，选取元器件。
3.制作实物。
4.调试电路。 二、 方案论证
本设计经过资料查找，最终得出了以下三个方案：
1.采用降压型开关电源芯片NCP1529为核心，配合外围电路进行设计的降压型稳压电源，它的优点在于芯片采用同步整流技术，转换效率高、低纹波。该芯片还具有过流保护、过热保护等功能。但是NCP1529对电感要求比较高，可能会产生电压过冲影响效率，不是很稳定，故放弃此方案。
2.采用稳压芯片LM2596，它具有较为完善的保护电路、电流限制、热关断电路等，且里面含有固定频率振荡器（150KHZ）和基准稳压器（1.23v）。但是考虑到LM2596难以有较高的效率，故放弃此方案。
3.采用TI公司生产的降压控制器LM5117，其控制方法是基于仿真电流斜坡的电流模式控制。电流模式控制具有固定的输入电压前馈、逐周期电流限制与简化环路补偿的作用。使用仿真控制斜坡可降低脉宽调制电路对噪声的敏感度，有利于实现高输入电压应用所必需的极小占空比的可靠控制。
经过比较，本设计采用以LM5117为核心制作降压型稳压电路。
三、 主要元器件的选择
（一）LM5117芯片
LM5117芯片的引脚图如图1所示。具有以下优点：
1.仿真峰值电流模式控制
2.自适应死区时间输出驱动器控制
3.可选的二极管仿真模式
4.0.8V 可编程输出
5.精度为 1.5％ 的电压基准
6.模拟电流监视器
7.可编程电流限制
8.断续模式过流保护
9.可编程软启动和跟踪
10.可编程输入欠压锁定
11.可编程切换至外部偏置电源
12.热关断
图1 LM5117芯片引脚图
CSD18532KCS MOS场效应管
CSD18532KCS MOS场效应管具有低热阻、雪崩额定值、逻辑电平等特点，常用于直流转直流的转换、次级侧同步整流器、电机控制等。如图2所示。
图2 CSD18532KCS MOS场效应管
（三）LM358芯片
LM358集成芯片内部频率补偿、直流电压增益高(约100dB)、单位增益频带宽(约1MHz)、电源电压范围宽：单电源(3—30V)；双电源(±1.5 一±15V)、低功耗电流等优点，适合于电池供电常作为直流增益模块、传感放大器和其他所有可使用单电源供电的使用运放的地方。LM358引脚图如图3所示。
图3 LM358引脚图
四、电路设计的方法
（一）降低纹波的方法
对减小纹波本设计中采用了以下办法：
（1）在选择输入电容时使用感抗小的电容，或者并联一个0.01uF的陶瓷电容，并且要尽量的靠近开关晶体管和二极管。在输出端采用低ESR的电解电容如：日本化工KZJ KZG、红宝石MBZ MCZ等，或者用可多个普通电容并联，配合CBB聚丙烯无感电容、固态电容、钽电容等。
（2）开关电源的PCB布线非常关键，所以我们并没有采用手工布线，而是根据画出的PCB原理图定制了PCB板。对于高频噪声，由于频率高且幅值较大，后级滤波虽然有一些作用，但作用不明显。可以采用在VD两端接上电容或电阻电容的方法，也可以在其两端加上电感。另外二极管后面接入电感（EMI滤波）也是常用的降低高频噪声的方法。布线时还要注意单点接地，功率地和信号地分开，边调试边选择功率地和信号地相连的地方。
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