当前位置：首页 > news >正文

180KHz 60V 5A开关电流升压/升降压型DC-DC转换器XL4019升降压芯片

news 2025/5/19 8:41:15

介绍

XL6019是一款专为升压、升降压设计的单片集成电路（升压和降压是由外围电路拓扑确定的），可工作在DC5V到40V输入电压范围，低纹波，内置功率MOS。XL6019内置固定频率振荡器与频率补偿电路，简化了电路设计。180KHz（一个高低电平为周期的时间）

PWM控制环路可以调节占空比从 0~90%之间线性变化。内置过电流保护功能与 EN脚逻辑电平关断功能。

介绍介绍工作模式：

脉冲宽度调制（PWM）：轻载时自动进入（轻载状态：当负载电流较小，低于芯片设定的阈值时，就会进入轻载状态。比如，对于最大能输出 3A 电流的 XL4019，当负载电流小于 0.3A 时，可能就会被判定为轻载）
强制 PWM：可通过 EN 脚控制，适合对纹波敏感的场景。用主控引脚对EN引脚进行控制由于控制的频率过高采用三极管和MOS管组合的电路进行控制。（后面详细介绍）

可调数控的升压

1、主电路

我做了一款可调数控的升压，输入12-22V，输出12-25v/5A，PCB原理图设计如下

参考数据手册经典电路

2、反馈网络的基准电压（1.25）

在 XL4019 等 DC-DC 转换芯片中，1.25V 是芯片内部的基准电压（Reference Voltage），用于通过反馈网络精确控制输出电压。这是理解开关电源工作原理的核心参数之一。

基准电压的作用

芯片通过比较 ** 反馈电压（VFB）与内部基准电压（1.25V）** 来调整 PWM 占空比，从而稳定输出电压。当反馈电压等于 1.25V 时，系统达到平衡状态。

反馈电压的计算方式 VFB = VOUT × (R2 / (R1 + R2))

带入电压进行计算的到的公式是：VOUT = 1.25V × (1 + R1/R2)

为什么是 1.25V？

低电压基准：1.25V 是芯片内部带隙基准源（Bandgap Reference）生成的稳定电压，具有低温漂特性，可确保输出电压精度。
安全裕度：基准电压低于常见输出电压（如 3.3V、5V、12V），使反馈网络分压设计更灵活，避免使用过大电阻值。

扩展理解

所有开关电源芯片都有内部基准电压（如 LM2596 为 1.23V，LT1084 为 1.2V，XL4019为1.25V），理解这一参数是设计稳定电源的基础。通过调整反馈网络，可以轻松实现不同的输出电压。

引脚说明

介绍一下EN脚

power_ctrl是单片机的控制引脚，

工作过程

控制信号输入：POWER_CTRL 是控制信号端。当此端输入高电平时，电流经 R6 流入 Q1 基极，使 Q1 导通。
晶体管导通：Q1 导通后，其集电极电位降低，为 Q2 栅极提供低电平信号。
场效应管工作：Q2 是 P 沟道 MOS 管，栅极低电平时导通，（驱动条件）3.3V 电源得以输出。R8 是 Q2 的栅极电阻，起保护和稳定作用。
使能控制：POWER_EN 为使能端，高电平时整个电路才能按上述逻辑工作，若为低电平，即便 POWER_CTRL 有高电平输入，电路也无法导通 3.3V 电源。

各个电阻的作用

R6 三极管电流控制（开关）

作用：作为 Q1（S8050 ）晶体管的基极限流电阻。限制流入 Q1 基极的电流，防止电流过大损坏晶体管，同时通过合适的限流，确保晶体管工作在合适的放大状态，使电路能按预期逻辑导通或截止。
原理：根据晶体管的特性，基极电流需在合适范围才能正常工作。通过欧姆定律 I=V/R （这里 V 是 POWER_CTRL 信号电压），可计算出基极电流，进而保证晶体管正常发挥开关或放大作用。（这里只有开关状态）

R7（10KΩ）

作用：是 Q1 晶体管的基极偏置电阻。与 R6 配合，为 Q1 基极提供合适的偏置电压，使晶体管工作在稳定的静态工作点，避免出现截止失真或饱和失真等情况。
原理：在静态时，R7 与 R6 共同对电源电压进行分压，为 Q1 基极提供一个合适的直流偏置电压，确保晶体管在有信号输入时能正常放大或实现开关功能。

R8（10KΩ）（防止电压过大，）

作用：是 Q2（SI2301 ）场效应管的栅极电阻。用于保护 Q2 的栅极，防止栅极受到过高的瞬态电压冲击而损坏；同时，在电路关断时，可将栅极电荷缓慢泄放掉，使 Q2 可靠截止。
原理：场效应管栅极输入阻抗很高，容易积累电荷。R8 提供了一个放电通路，避免栅极电荷积累影响场效应管的正常工作状态。

辅助电源（为主控供电）

我这里采用的是AMS117芯片，将12V转到3.3V为主控供电。这里对照数据手册是没用问题的但是实际使用会出现问题。AMS117芯片用于LDO线性电源，流过的电流去乘降下来的电压，这里就是这么计算（12-3.3）去乘100MA（这个值可以去查手册看那个负载电流的情况）这两个值相互乘积算出的就是损失的功率，会导致LDO的温度超过自身的承受温度。不是不能这样使用，而是长时间使用不可以，这里算是一个经验。这里就得采用DCDC转换来解决这个问题。运用BUCK来解决。推荐使用LM2596将12V电压降到5V，在使用AMS1117降到3.3.V来解决这个问题，之后为信号电路供电。