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电源转换电路设计与应用

领导述职报告 时间:2022-02-14 10:06:06

在众多硬件设计过程中,由于所选用电子电路模块不同,所需电源往往有多个需求,在这些电源转换过程中,通常是将输入的单电源逐步转换为所需的多种电源。本文设计了三种转换电路,并通过了实际应用,效果良好。

1 LM2575开关电源专用模块应用

考虑到5V电源的功耗,以及12V与5V之间的压差,从12V到5V选择使用开关电源,开关电源效率高,可以减少发热量,特别适合在功率较大时。但开关电源也有其缺点,电路复杂、输出纹波比较大。12V到5V的电源变换使用LM2575,LM2575是开关电源专用模块。其输出电压值可以使固定的,也可以是可调整的。LM2575的后缀决定其输出值,其输出电压有3.3V、5V、12V、15V和ADJ(可调整)。LM2575所构成的电路为典型的BUCK电路,LM2575的内部框图及基本连接图如图1所示。

由LM2575的内部框图及连接图可以看出,LM2575的连接方式是标准的BUCK拓扑结构。R2与R1的反馈值决定了输出电压。在LM2575-3.3V中R2为1.7K,5V中R2为3.1K,12V中R2为8.84K,15V中R2为11.3K,ADJ中R2是需要外接的。本电路中选择LM2575-5V,直接输出5V电源。电路原理图如图2所示。

2 SPX1117线性模拟电源模块应用

在对3.3V电源要求比较高,但是功耗不是很大情况下,不必使用开关电源,应当用低压差低的线性模拟电源(LDO)。合乎要求的LDO芯片有很多,Sipex半导体SPX1117是一种比较好的选择,它的性价比较高,而且用一些其他产品可以直接进行替换,减少采购风险,图3是利用SPX1117电源模块将5V转换为3.3V电路图。

SPX1117为一款低功耗正向压降的电压调节器,其可以用在一些效率高、封装小的低功耗设计中,此款芯片非常适合便携式电脑及电池供电的应用中。SPX1117有非常低的静态电流,在满负载输出时压差仅为1.1V。输出电流减少时,静态电流随负载变化,自动提高效率。SPX1117输出电压可选,有1.5V、1.8V、2.5V、2.85V、3.0V、3.3V及5V的输出电压,输出端只需一个10uF电容可有效地保证稳定性。SPX1117主要特点如下有:稳定的0.8A输出电流、峰值1A稳定电流、3端可调节或固定电压输出、静态电流低、输出0.8A时低压差只需1.1V、稳定及过流保护等。为了增加各个部分供电电源的稳定性,在各个部分增加滤波电容,在模拟与数字部分增加磁珠,减少相互之间的干扰。

3 MAX3378电平匹配模块应用

在一些应用实例中多个模块间逻辑电平和主控制器一致可以直接相连,但也存在一些模块与主控制器间逻辑电平不一致情况,需增加电平匹配电路。

电平匹配电路芯片选择MAX3378,MAX3378是MAX公司出的一款低电压的电平转换芯片,提供±15kV的静电保护,低功耗仅1uA,最高数据传输速率可达到16Mbps,主要的使用场合有SPI、I2C、智能读卡器、便携式POS系统、便携式通信设备、低成本的串行接口、GPS、电讯设备等。

MAX3378有UCSP-12、TSSOP-14和TDFN-14等封装形式,便于不同的应用。每片MAX3378中包含4个双向的三态输入输出门,其每个三态输入输出门的功能图如图4所示。从功能图中可以看出,在左右两边的IO口都是双向的,既可以输入又可以输出,其输出的逻辑电平由对应那边的电源决定,如IO VL的输出逻辑电平和VL一致,IO VCC的输出逻辑电平和VCC一致。图5是MAX3378的基本应用电路。

现举一例,MAX3378在MFRC500读卡器与意法半导体(ST)公司的STM32F103RCT6控制器之间使用,用来匹配两边的逻辑电平关系,MFRC500读卡器必须使用5V供电,而控制器则需3.3V供电,原理图如图6所示,其中MFRC500与控制器之间需要15跟连线。为了增加射频读卡器模块的通用性,在MFRC500与控制器之间增加MAX3378做为电平转换部分,整个对MFRC500的控制通过控制器的PB口进行控制。

[责任编辑:王迎迎]

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