一种50A超大电流输出高功率密度高效率模块的制作方法

本实用新型属于电源领域，具体涉及一种50A超大电流输出高功率密度高效率模块。
背景技术：
：目前在国内市场上，常规供电电源存在的缺点主要是，电源供电体积较大，电流较小、效率较低、价格昂贵，难以实现模块化配置，使用稳定性较低、维修性较差；同时电源稳压精度较差、纹波大。对于同类产品，以往通常采用金属外壳，但多为比重比较大的金属材质，使得产品重量相对较大，而且容易被外界的环境所影响，造成生锈腐蚀。技术实现要素：本实用新型的目的是提供一种50A超大电流输出高功率密度高效率模块，体积小效率高，成本低、性能稳定，且维修性较高。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种50A超大电流输出高功率密度高效率模块，包括控制芯片、脉宽调制器、开关管、高频储能电感及MOS管，所述控制芯片包括软启动电路、振荡电路、最大占空比限制电路及轻载模式电路；通过控制芯片控制MOS管实现对输出电压的调节，通过输出电压取样，芯片基准对输出取样进行比较并反馈到所述脉宽调制器内部，所述脉宽调制器根据误差信号改变驱动输出占空比、控制开关管的通断时间，并经高频储能电感、MOS管形成闭环回路。进一步的，所述控制芯片采用TPS40140控制器。进一步的，所述控制芯片为大范围PWM控制芯片，其供电电压范围为4.5V-18V。进一步的，所述高效率模块的纹波≤60mV。进一步的，所述高效率模块采用SMT表面贴装技术，外壳为铝合金外壳，内部实体填充导热胶；其外形尺寸为41.5×28.8×10mm3。本实用新型的有益效果在于：模块化设计，使用维修方便；接口丰富，体积小，配置灵活；成本低，输出纹波极低。通过控制芯片直接控制MOS管实现对输出电压的调节，该高效率模块功率密度比使用分立元件的开关电源大很多，可靠性也更高；具有禁止功能及输出电压可调功能。采用SMT表面贴装工艺，四层板工艺结构，性能稳定可靠；安装简单、更换方便：采用铝合金外壳，同时也能作为内部电路的防护、散热功能。铝合金外壳通过表面处理成黑色氧化后，既能防外界环境的水汽盐雾的腐蚀，同时也大大降低了产品的重量。在安装上，考虑客户实际使用方便，设计成螺钉紧固的方式，便于安装和拆卸产品，当产品故障时便于随时将备件及时的更换。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型模块正面外形结构示意图；图2为本实用新型模块侧面外形结构示意图；图3为本实用新型模块标识图；图4为本实用新型模块工作原理图；图5为本实用新型典型应用电路图；图6-7为本实用新型引脚效率曲线图；图8为本实用新型电源印制板装配图正面示意图；图9为本实用新型电源印制板装配图反面示意图。具体实施方式如图1-9所示的一种50A超大电流输出高功率密度高效率模块，包括控制芯片、脉宽调制器、开关管、高频储能电感及MOS管，所述控制芯片包括软启动电路、振荡电路、最大占空比限制电路及轻载模式电路；通过控制芯片控制MOS管实现对输出电压的调节，通过输出电压取样，芯片基准对输出取样进行比较并反馈到所述脉宽调制器内部，所述脉宽调制器根据误差信号改变驱动输出占空比、控制开关管的通断时间，并经高频储能电感、MOS管形成闭环回路。进一步的，所述控制芯片是一款大范围PWM控制芯片，采用TPS40140控制器，其具有电流控制型有源箝位控制电路所需要的功能特点。芯片的供电电压范围，从4.5V到18V输入，其他功能还包括设置最大占空比、输入欠压锁定保护、打嗝限流保护、自带PWM斜率补偿、软启动、1MHZ的同步信号输入和输出能力、内部提供精密参考源。如图4为本模块的工作原理：当输出电压变化时，通过输出电压取样R5、R6、R13，芯片基准1脚FB端对输出取样进行比较，并将比较出的误差电压信号转换为误差电流信号，反馈到脉宽调制器内部根据误差信号改变驱动输出占空比，控制开关管的通断时间，再经过高频储能电感L1、MOS管Q1-Q8，形成闭环回路，调节输出电压使其保持稳定。产品参数：◇输入电压范围：5V～14V◇输出电压范围：0.8V～3.6V可调◇输出最大电流：50A◇电源效率：94％◇工做温度范围：-55℃～+105℃◇外形尺寸：A:41.5×28.8×10mm3◇低纹波：≤60mV◇电压精度：20mV本实用新型的结构如图1-3所示，采用SMT表面贴装工艺，四层板工艺结构，性能稳定可靠。图5为本实用新型典型应用电路图：外围电路元件选择：元器件最小典型最大单位C14701000--uFC22247--uFC310002200--uFC42247--uFRset阻值选用参考：输出电压输出可调电阻阻值输出电压输出可调电阻阻值0.8V106.6KΩ1.6V6.13KΩ0.85V59.3KΩ1.8V4.6KΩ0.9V40.7KΩ1.9V4.04KΩ0.95V30.76KΩ2V3.56KΩ1V24.58KΩ2.2V2.8KΩ1.05V20.35KΩ2.4V2.22KΩ输出电压调节端R1阻值选用参考：R1计算公式：0.7/{(VO-0.7)/(R3+R2)}＝RN1/(1/RN-1/R5)-R4＝R1例如1.8V输出R1计算：0.7/{(1.8-0.7)/(10+0.051)}＝6.3961/(1/6.396-1/200)-2＝4.607电阻R1可选用4.607KΩ注：基准电压典型值0.7V(0.6965V～0.7035V)。引脚及其定义：引脚定义功能6、7、14、15VI输入正端8、9、12、13GND公共地端10、11VO输出正端16-S输出-补偿端17+S输出+补偿端18VOADJ输出电压调整端21INH控制关断端1、2、3、4、5、19、20、22NC空脚引脚的效率曲线见图6-7，其输入电压为5～9V，输出电流为30A。本实用新型的关键点和保护点为：1.高精度和高效率输出；2.TPS40140控制器及其原理；3.加电时应正确连接电源的正负极，保证正确供电，以避免烧毁；4.INH端与-Vin端短接时，无输出；断开时，有输出；5.模块外壳为铝合金，电磁屏蔽性较好，对电磁兼容辐射方面有很好的抑制。本实用新型中未做详细描述的内容均为现有技术。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。当前第1页1 2 3