前控制板5V供電由LMR14020芯片驅(qū)動(dòng)輸出,是一個(gè)8 腳buck降壓轉(zhuǎn)換電源驅(qū)動(dòng)IC;各引腳的作用如下:
1#BOOT:自舉升壓腳,外轉(zhuǎn)連接一個(gè)0.1 μF電容,電容連接BOOT和SW腳;
2#VIN:供電腳,接12V供電輸入;
3#EN:開啟腳, 當(dāng)EN引腳為高電平時(shí),電源IC啟動(dòng)工作;
4#RT:頻率設(shè)定腳,通過電阻下拉接地,電阻的阻值決定工作頻率;
5#FB:反饋腳,調(diào)整輸出電壓;
6#SS:軟啟動(dòng)控制引腳。連接到電容以設(shè)置軟啟動(dòng)時(shí)間。
7#GND:接地腳
8#SW:輸出腳,內(nèi)部接開關(guān)管D極;
LM14020是的一個(gè)DC-DC降壓型電源模塊,內(nèi)部集成MOSFET,可以把12V電壓轉(zhuǎn)換為5V,最大輸出電流為2A。
芯片的工作流程:
一、 VBAT_PROT(公共點(diǎn)電壓)經(jīng)過D19361和FB017968后給U4的2#提供12V供電;同時(shí)通過上拉電阻R017955給3#提供開啟電壓。
D19361作為單向開關(guān)作用,VBAT_PROT過來的時(shí)候正向?qū)ㄕ=oU4的2#供電,因?yàn)?a target="_blank" style="overflow-wrap: break-word; outline: none; color: rgb(51, 102, 153); border-bottom: 1px solid blue;">二極管的特性反向截止,2#的電壓不能反向流向VBAT_PROT。
FB17968是一個(gè)保險(xiǎn)電感,當(dāng)后級(jí)出現(xiàn)短路的情況,有大電流流經(jīng)FB17968,保險(xiǎn)電感熔斷,保護(hù)前級(jí)電路。。
3#是芯片的開啟腳,高電平開啟,低電平關(guān)閉,正常芯片工作時(shí)3#電壓為12V;
二、 頻率設(shè)定RT、軟啟動(dòng)SS開始工作;
RT腳外接一下電阻到GND,用來設(shè)定電源芯片的工作頻率,這個(gè)電阻不能隨便更換,必須原值替換。
SS腳外接一個(gè)電容到地,電容的容量確定軟啟動(dòng)的時(shí)間,軟啟動(dòng)電路控制輸出電壓斜率以防止過大的浪涌電流,保持受控的輸出電壓,并在電源管理 IC 啟動(dòng)期間避免不必要的電壓過沖和壓降;
三、 自舉升壓BOOT模塊工作:供電、EN、SS、RT都正常后,芯片驅(qū)動(dòng)配合BOOT腳外部電容完成自舉升壓。
Boot腳外轉(zhuǎn)的自舉電容的作用是把12V的電壓升壓到24V給芯片內(nèi)部驅(qū)動(dòng)模塊供電。
芯片內(nèi)部一般使用N溝道MOS管作為上下管,nMOS的導(dǎo)通條件簡單點(diǎn)來說是G極電壓大于S極4.5V,也就是Vgs>Vth,芯片供電為12V,同時(shí)供給上管D極,此時(shí)G極的驅(qū)動(dòng)電壓最高也是12V,當(dāng)上管導(dǎo)通后就會(huì)出現(xiàn)Vgs之間的壓差為0,MOS管截止,所以想要MOS管正常導(dǎo)通,就需要把G極驅(qū)動(dòng)電壓升高,BOOT腳的電容就是自舉升壓電容,能把電壓升到倍壓,也就是24V。
具體工作流程如下:
12V經(jīng)過VIN腳到芯片內(nèi)部的自舉模塊后從BOOT腳輸出到自舉電容C19374上,此時(shí)上MOS管截止,下MOS管導(dǎo)通,此時(shí)電流如下圖所示的方向形成回路,給電容充電。
當(dāng)電容充滿后,此時(shí)電容兩端的電壓為左12V,右0V。然后上管導(dǎo)通,下管截止,電流方向如下圖
12V經(jīng)過上管后從SW腳經(jīng)過電阻R19437加到自舉電容右邊,此時(shí)右邊電壓從0V變?yōu)?2,由于電容的特性:電容兩端電壓不能突變,當(dāng)右邊電壓升高12V,左邊電壓也會(huì)從12V升到24V,來抑制電壓的突變。
這個(gè)24V電壓會(huì)經(jīng)過BOOT腳加到上管的G極,使MOS管能持續(xù)導(dǎo)通。由于二極管的存在,24V不能反向流向VIN。
四、 芯片開始工作輸出5V供電;
自舉升壓正常后,芯片驅(qū)動(dòng)MOS管導(dǎo)通,完全導(dǎo)通后MOS管相當(dāng)于一條直線,電感儲(chǔ)能,此時(shí)流經(jīng)電感的電流方向?yàn)樽笳邑?fù),同時(shí)給電容充電,電容兩端電壓不能突變,充電時(shí)電壓是慢慢上升的。
(R17441-R19440)R19439形成分壓反饋接到芯片的FB引腳,F(xiàn)B腳接到內(nèi)部接比較器的負(fù)極,比較器正極接基準(zhǔn)電壓0.75V,當(dāng)輸出電壓為5V的時(shí)候經(jīng)過電阻分壓后到FB的電壓也為0.75V,當(dāng)輸出電壓大于5V,F(xiàn)B的電壓也大于0.75V,此時(shí)比較器負(fù)大于正,輸出低電平,芯片停止驅(qū)動(dòng)MOS管導(dǎo)通。
工作過程如下圖所示
當(dāng)MOS管導(dǎo)通時(shí),流經(jīng)電感的電流方向?yàn)樽笳邑?fù),當(dāng)MOS截止時(shí),相當(dāng)于開關(guān)斷開,沒有電流流經(jīng)電感,而電感的特性:“流經(jīng)電感的電流不能發(fā)生突變“,發(fā)生突變時(shí)電感會(huì)產(chǎn)生反向**勢來抑制電流的突變,電流方向變?yōu)樽筘?fù)右正。如下圖所示;
MOS截止時(shí),由電感儲(chǔ)存的電能繼續(xù)供電,從+流向負(fù)載到地后通過二極管D19369回到負(fù)形成回路。
電感放電放到電壓低于5V,F(xiàn)B腳的電壓也會(huì)低于0.75V,此時(shí)芯片繼續(xù)驅(qū)動(dòng)MOS管導(dǎo)通,如此反復(fù)運(yùn)行,通過電容濾波儲(chǔ)能后就能得到一個(gè)穩(wěn)定的5V電壓。
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