基于MPI593的高效率直流稳压电源设计分享

在直流稳压电源设计的中，MPI593是一种经常用到的管理芯片，多被应用在中小型功率稳压电源的设计与制作方面。今天我们将会为大家分享一种基于MPI593的高效率大功率直流稳压电源设计方案，希望能够对工程师的研发工作有所帮助。

下图图1是在本次分享的大功率高效直流稳压电源设计方案，芯片MPI593外部应用电路和部分内部原理图。

图1 MPI593外部应用电路及部分内部原理图

运用了MPI593芯片的集成电路，其工作运行原理情况可以总结如下：在系统导通且正常运行的情况下，输入电压V_in从集成电路的pin2端进入，此时如果在pin7端加高电平，则IC被启动进入到工作状态。在导通时间内，输入电压通过导通的MOS管V1从IC的pin3端输出，加在电感L1的左端，该电压经过L1与电容C5组成的滤波电路向负载RL供电，同时在电感L1上储存了电能。在关断时间内，MOS管V1处于关断状态，这时，在储能元件电感L1上产生的自感电压为左负右正。因此加在二极管D1上的电压是正向偏置电压，致使二极管导通，于是，电感L1与二极管D1及负载RL形成了一个放电回路，电感L1上储存的电能向负载RL释放，以提供负载RL所需的电能。电路中各点的波形如图2所示。

图2 电路中各点的波形

在了解了这种直流稳压电源设计的控制原理后，接下来我们需要针对输出电压进行稳压控制设计。在该方案的集成电路中，电阻R1与R2组成的分压电路从输出电压端取出采样电压，然后通过pin5端送到IC内部的误差电压放大器Y3的反相输入端，与IC内部设置的加在同相端的基准电压1.22V进行比较，从而使误差电压放大器Y3的输出电压Ua产生相应的变化，此电压Ua将会被送到IC内部的电流比较器Y2的反相输入端。另一方面，IC内部电阻R’通过对输出回路中的电流进行采样，并取得一个采样电压。此电压经电流传感放大器Y1进行放大后得到电压Ub，此电压被送到电流比较器Y2的同相输入端。

这两个电压Ua和Ub看似不同，但是实际上是它们共同决定了电流比较器Y2的输出电压Uc的大小，而Uc就是IC内部的逻辑电路的输入控制信号。这样我们就能够通过对逻辑电路的控制，改变MOS管V1的通断相对时间长短，也就是改变了电感L1上的充电和放电时间的长短，即导通时间和关断时间的相对长短，因此也就改变了电感上平均电压的大小输出电压的大小也会因此而发生改变，最终将会实现对输出电压的稳压控制。整个稳压过程实质上是一个反馈控制过程。

从上文中所介绍的输出电压稳压控制设计中，我们可以很明显的看到，整个过程只需要改变外部电阻R1与R2的比值，就可以改变采样电压的大小，从而也就改变了输出电压的大小，事实上。该电路就是通过调节电阻R1与R2的比值来实现对输出电压大小的调节。MPI593各管脚的功能定义如表1所示。

表1 MPI593各管脚的功能定义

基于上文中的介绍，我们所设计的大功率直流稳压+5V电源的实际应用电路，如下图图3所示。

图3 大功率直流稳压电源的实际应用电路

在这一大功率直流稳压电源的设计与制作过程中，有几处地方是需要工程师特别注意的，在这里特别进行说明。在本方案中，我们所选用的电阻、电容等元件都是采用贴片型的元件。采用贴片型元件的好处一是可以使整个电路的体积做的很小，二是为了让各元件排列得很紧凑，以避免元件之间连接线过长而导致引入外部的干扰使得电路工作不稳定。与此同时，电容C4、C5不能用电解电容。而必须采用多层陶瓷介质贴片电容（也就是我们常说的MLCC电容），最好是采用X7R型或X5R型的贴片电容，因为这种电容滤波效果较好，能确保输出电压Vout的纹波电压较小。在该电路系统中，还需要注意的一个问题是，C2必须采用X7R型的贴片电容，同时还要尽可能靠近MPl593，以确保使得从输入端引入的高频干扰减到最小。D1必须采用正向电流大于3A的肖特基二极管以确保当IC内部的MOS管V1关断时。电感L1能快速的向负载提供足够大的电流。

在这种高效直流稳压电源设计和制作的过程中，电阻的选取也同样是需要工程师注意的。在实际电路的制作过程中，电阻R3、R4、R5必须采用误差为1%的贴片电阻，以确保输出电压的精度。R4、R5串联使用也是为了更方便的调节Vout。使其精度达到预定的要求。L1采用绕线式工字型贴片电感，其额定工作电流必须达到2A以上。电阻R1、R2组成串联分压电路从12V电压分出大约5V左右的电压给pin 7端作为该电路的启动信号。电路中所使用的所有元件的型号规格参数如表2所示。

表2 大功率直流稳压电源电路中所使用的元件型号规格参数

以上就是本文为大家分享的基于MP1593的高效率直流稳压电源设计方案，希望能够对各位工程师的研发设计工作有所帮助。