基于LM5642的BUCK型拓撲結構應用

式中，f為器件的開關頻率200 Hz，Vin為輸入電壓，Vo為輸出電壓，Vr為紋波電壓，在電源設計中擬定為60 mV，Rc近似為輸出電容等效阻抗，一般取20 mΩ。實際中還要考慮到紋波電流過高，在選取電感值時還要以紋波電流為依據(jù)。

此外還要考慮到輸出電容的等效阻抗對輸出紋波的影響，功率場效應管的選擇和其功耗問題。在設計中，為減小紋波采用高電壓大容量電容。同時兼顧選取低等效阻抗電容。電源設計中所用關鍵器件都采用工業(yè)級產品或軍工產品，以保證電源的高效性。

因此功率場效應管的等效阻抗完全符合標準，二極管選擇轉換速度快的肖特基管，以適應LM5642開關頻率200 Hz的快速轉換速率。

4 基于LM5642的多路輸出設計

開關電源的控制器種類非常多，主要有電流和電壓兩大類型。電壓控制型只對輸出電壓采樣，作為反饋信號閉環(huán)控制，采用PWM技術調節(jié)輸出電壓。從控制理論的角度看，這是一種單環(huán)控制系統(tǒng)；電流控制型是在電壓控制型的基礎上，增加一個電流負反饋環(huán)節(jié)，使其成為雙環(huán)控制系統(tǒng)，從而提高電源性能。基于LM5642的諸多優(yōu)點，充分利用該器件的單、雙輸出通道特性．與其他DC／DC轉換器設計出多路輸出電壓為系統(tǒng)供電。電源輸入來自車載蓄電池的電壓28 V，可作為光通信系統(tǒng)電源，具體設計框圖如圖3所示。

電路板設計依據(jù)圖3要求，器件采用國產的LM5642，LM2596，LM2679。其中用到兩片LM5642，分別為U8和U6，分別輸出15 V、+5 V／7 A和3．3 V／7 A；兩片LM2679分別為U4和U5，分別輸出+5 V／3．5 A和VDD。其中VDD為LM5642的VDD引腳供電；3片LM2596分別為U1、U2和U3，分別輸出兩個－5 V／1 A和+5V／3 A。

5 PCB布局

PCB板的物理設計是開關電源設計最后一個環(huán)節(jié)，如果設計方法不當，PCB可能會輻射過多的電磁干擾(EMI)。結合LM5642的特點，與其他多種器件 (如LM2679)設計多輸出電壓源，PCB采用4層板布線，頂層和底層都放置元件，中間層分別為地層和大電流走線層，其中第2層為走線層，第3層為地層以保證高可靠性。對于+5 V／7 A和3．3 V／7 A大電流輸出，布線主要是在第2層完成，線寬為200 mil。考慮到電磁干擾。適當加寬走線間距，輸入輸出采用鉭電容和陶瓷電容相結合濾波(板子線寬按照1．5盎司厚度設計)。

6 結束語

由于電源設計是為系統(tǒng)提供電源，因此要全面考慮整個系統(tǒng)，電源板提供多路輸出到各子板，規(guī)劃布局時使各路輸出都以地線為間隔。由于子板中有數(shù)字地的區(qū)分，為減小干擾．在各子板中同樣采用DC／DC變換轉接以降低數(shù)字與模擬信號干擾?？紤]到系統(tǒng)性能，可采用輸入與輸出地隔離技術；而考慮到子板間傳遞高速信號，因此在電源板設計中并沒有采用輸入與輸出隔離地，同樣可使系統(tǒng)穩(wěn)定，因此以統(tǒng)一地作為參考面。