文档介绍：2021年全国大学生电子设计竞赛A题论文
VI
2022年全国大学生电子设计竞赛
2022年7月28日
摘要
本设计以TI公司的MSP4948 〔2-1〕
输出电感L0的选取
最大电感纹波电流出现在最大输入电压时，电感值计算公式如下，
LO=VOUTIPP(MAX)×fSW×1-VOUTVINMAX(H) 〔2-2〕
开关频率、最大纹波电流、最大输入电压和标称输出电压，代入公式〔2-2〕可计算出
LO=53××230k×1-≈ 〔2-3〕
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电流检测电阻Rs的选取
考虑到误差和纹波电流，最大输出电流应高于所需输出电流的20％至50％。电流检测电阻值可以用如下公式计算：
RS=VCSTHIOUTMAX+VOUT×KfSW×LO-IPP2(Ω) 〔2-4〕
输出电容Co的选取
输出电容器可以平滑电感纹波电流引起的输出电压纹波，并在瞬态负载条件下提供一个充电电源。具有最大 ESR 的输出纹波电压的根本元件近似值为：
∆VOUT=IPPRESR2+(18×fSW×COUT)　〔２-5〕
过流保护电路中检流电阻的选取
采用TI公司高精度检流芯片INA282进行电流检测，INA282的增益为50倍，共模抑制比比拟高，只需外接10mΩ电阻便可完成测量并且非常准确。此外，INA282共模范围为-14~80V。利用INA282实现检流功能，电路简单，能耗较小。，且降压电路输出电流最大为3A，。
〔2-6〕
提高效率的方法
采用低导通电阻的MOSFET降低导通损耗。斩波电路的主要损耗是开关的损耗，通过采用导通电阻很低的CSD18532KCS MOS管可以明显提高效率。
优化PCB布线。在进行PCB布线时，尽量使布局紧凑，走线短且直，主电路使用大面积覆铜代替走线。
降低纹波的方法
〔1〕加大输出滤波的电容、：
Vripple=Imax/(Co×f) (2-7)
可以看出，加大输出电容值可以减小纹波。或者考虑采用并联的方式减小ESR值,或者使用LOWESR电容。低边NMOS器件两端的电阻-电容缓冲网络可减少开关节点的振铃和尖峰。其他低ERS/ESL陶瓷电容器可以与主输出电容并联起来，以进一步降低输出电压纹波和尖峰。
〔2〕提高开关电源工作频率，其纹波电流△I可由下式算出：
∆I=（Vir-VOUT）×VOUTL×Vir×f (2-8)
可以看出，增加L值，或者提高开关频率可以减小电感内的电流波动。但是提高频率可能降低电源的效率，通过测试选取适宜的频率。
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〔3〕采用多级滤波。
DC-DC变换方法
采用同步整流的buck电路，。在同步Buck电路工作方式中，使用一个开关管替换根本Buck电路中的续流二极管。Q1作为主开关管，Q2 起续流作用。Q1导通时，Q2关断，电流通过电感L到达负载，并将电能储存在L和C2中〔电流方向如图中虚线所示〕；Q1关断时，Q2导通，起续流作用，储存在L和C2上的电能转化为电流继续向负载输出〔电流方向如图中实线所示〕。
BUCK变换根本结构图
稳压控制方法
采用反应电阻和单片机PWM共同构成的软硬件结合的反应方式，单片机通过内置AD对反应电阻处电压和输出电压采样，通过比照两处电压单片机输出PWM信号。单片机输出的PWM信号与反应电阻处电压共同作用于LM5117形成反应。这种控制方法可以加速系统调节速度，改善系统调节品质，提高系统稳定性。从而实现更稳定的电压输出。
三、电路与程序设计

电路中有两个MOSFET，其中Q1和Q2均为NMOS，通过控制MOSFET的关断来让电路工作在Buck电路状态。

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根据公式〔2-1〕RT=×109230KHz-948=，我们选取21kΏ的电阻。
根据公式〔2-2〕LO=53××330k×1-≈，选取15μH的输出电感LO。
根据公式〔2-4〕RS=VCSTHIOUTMAX+VOUT×KfSW×LO-IPP2(Ω)，。
根据公式