lm5117 buck电路分析

基于LM5117的降压型直流开关电源的实现LM5117是一种高效能同步降压型直流开关电源控制器。

该控制器可用于输入电压范围大的应用，如12V至60V的高压输入系统，并能适应高达5A的输出电流。

本文将介绍基于LM5117的降压型直流开关电源的实现方法。

我们需要选择适当的外部元件来搭建电源电路。

其中包括MOSFET开关、输入电感器、输出电感器、输出电容和反馈元件。

我们将输入电压通过输入电感器传入LM5117的VIN引脚，VIN引脚是用来连接输入电源的。

还需要将输入电压通过额外的输入电容过滤，以确保输入电压的稳定性。

然后，我们需要正确设置LM5117的控制引脚。

在降压型电源中，FB引脚用于调整输出电压。

通过调整FB电压，我们可以达到所需的输出电压值。

可以使用一个电阻分压器来连接FB引脚和输出电压。

然后，将输出电压连接到FB电阻分压器的中心点。

在调整输出电压时，我们可以通过调整FB电阻分压器来实现。

随后，我们需要选择适合的MOSFET开关。

MOSFET开关是用来控制输出电压和输出电流的。

在选择MOSFET时，需要考虑其漏极电阻和耗散功率。

我们选择的MOSFET应具有足够低的漏极电阻和耗散功率，以确保电源的高效运行。

我们需要设置输出电感器和输出电容。

输出电感器用于滤波输出电压，以降低输出纹波。

输出电容则用于存储输出能量和提供稳定的输出电压。

选择合适的参数来设置输出电感和输出电容是非常重要的。

基于LM5117的降压型直流开关电源的实现需要选择适当的外部元件，并正确设置LM5117的控制引脚。

还需要选择合适的MOSFET开关和输出电感器、输出电容来确保电源的高效和稳定。

这样，我们可以搭建一个有效率、高性能的降压型直流开关电源。

基于LM5117的开关电源设计摘要：电源为所有电子和电气产品提供必要的能源, 它需要连续和稳定的输出。

其中, 开关电源是低功耗电器中应用最广泛的。

开关电源是电力电子领域的一个重要研究课题。

通过功率变换器将电能转化为各种电能, 以满足需求。

其显著的特点是高效节能, 符合当今社会各行各业的环保节能环境。

因此, 研究人员高度重视。

每个实验室都在不断地推动开关电源的研究。

本设计采用LM5117 同步降压控制器和CSD18532KCS MOSFET 作为核心器件, 完成了16V-to-5V 降压直流开关稳压电源设计, 并以LM5117 作为控制芯片, 控制MOS 晶体管的转关和关断。

通过将芯片本身的参考电压与反馈信号进行比较, 调整输出脉冲的占空比, 使主电路的输出电压保持在稳定的电压状态, 实现稳定的输出。

此外, 在设计中还添加了过流保护。

关键词：LM5117同步降压控制器；过流保护；开关电源目录第一章绪论 (1)1.1 研究背景与意义 (1)1.2 研究现状 (2)第二章开关电源原理与结构 (3)2.1 开关电源基础知识 (3)2.2 开关电源的控制技术 (8)2.2.1 电压型控制 (8)2.2.2 电流型控制 (9)2.3 开关电源芯片LM5117 (10)第三章反激式多路开关电源变压器设计 (11)3.1 反激变压器的原理 (11)3.2 反激变压器的铜损计算 (12)3.2.1 集肤效应导致的铜损 (13)3.2.2 邻近效应导致的铜损 (14)3.3 反激变压器参数设计 (15)第三章基于LM5117的降压型直流开关稳压电源设计 (17)3.1设计方案描述 (17)3.2 理论分析计算 (18)3.2.1 相关元器件选择[2] (18)3.2.3降低纹波的方法 (20)3.3电路版设计 (20)3.4其他电路 (22)第四章系统测试 (23)4.1测试方案 (23)4.2测试数据 (23)4.3 测试结果分析 (25)第五章结论与展望 (26)致谢 (27)参考文献 (27)第一章绪论1.1 研究背景与意义随着电力电子技术的快速发展, 高频开关已广泛应用于个人电脑、工业产品、电子通信和航空等领域[1]。

基于LM5117的降压型直流开关电源的实现降压型直流开关电源是一种常用的电源设计，在很多电子设备中被广泛应用。

它通过将输入电压降低到所需的输出电压，提供稳定的直流电压供给其他电路使用。

在本文中，我们将介绍使用LM5117芯片实现降压型直流开关电源的设计原理和步骤。

让我们简单地了解LM5117芯片的特性和功能。

LM5117是一款同步降压型DC/DC开关调制器。

它能够将高输入电压转换为较低的输出电压，并具有高效率和低功耗的特点。

第一步是确定输入电压范围和输出电压需求。

根据不同的应用需求，选择适当的输入电压范围和输出电压。

LM5117能够承受高达75V的输入电压，因此适用于许多应用场景。

第二步是选择输入和输出电容器。

根据输入和输出电流的要求，选择合适的电容器以提供稳定的电压输出。

通常，输入电容器的容量应该足够大，以保证输入电压的稳定性。

输出电容器则需要具有低ESR值，以保证输出电压的稳定性。

第三步是选择电感器。

电感器的选择取决于输入和输出电流以及开关频率。

通过选择合适的电感器，可以提高转换效率并减少输出电压的波动。

第四步是选择开关管和二极管。

开关管和二极管是实现开关电源的关键元件。

在选择开关管时，需要考虑其最大电流和功耗。

在选择二极管时，需要考虑其反向电压和导通电阻。

第五步是设计反馈和稳压回路。

反馈和稳压回路能够监测输出电压，并根据需要对开关电源进行调整以保持稳定的输出电压。

LM5117具有内置的反馈和稳压回路功能，可以简化设计流程。

最后一步是进行电路布局和PCB设计。

良好的电路布局和PCB设计能够减少电源噪声和干扰，并提高电源的性能和可靠性。

基于LM5117的降压型直流开关电源的实现是一个相对简单的设计过程，通过选择合适的元件和进行合理的电路布局，可以实现高效率和稳定的直流电源。

它在很多电子设备中都有广泛的应用，如电子产品、通信设备、工业自动化等。

希望本文对你了解降压型直流开关电源的实现有所帮助。

基于LM5117的降压型直流开关电源的实现引言随着电子产品的不断发展，直流开关电源作为电子设备的主要电源供应方式，受到了越来越多的关注和重视。

在直流开关电源的实现中，LM5117是一款广泛应用于降压型直流开关电源的集成电路，它具有高效率、稳定性好、成本低等优点，因此备受电子工程师的青睐。

本文将围绕基于LM5117的降压型直流开关电源的实现进行详细介绍，并分享一些实际的案例和经验。

一、LM5117的基本原理LM5117是一款高性能、宽输入电压范围的降压型直流开关电源控制器。

它能够通过外接的功率开关管及其辅助元件，实现从高压到低压的有效降压转换。

LM5117采用了当前模式控制架构，能够在整个工作范围内实现卓越的负载调整和线性调整。

它还集成了大量的保护功能，如过载保护、过热保护、欠压保护等，提高了整个开关电源系统的可靠性和安全性。

LM5117的基本工作原理如下：当输入电压到来时，经过电感和电容的滤波后送入控制芯片内部的PWM模块，PWM模块通过对功率开关管的开关控制，实现输入电压向输出电压的有效转换。

通过反馈回路控制输出电压稳定在设定的值，保证了整个开关电源系统的稳定性和可靠性。

1. 电路设计基于LM5117的降压型直流开关电源的设计主要包括输入滤波电路、功率开关管、变压器、输出整流滤波电路和控制电路等。

其中输入滤波电路用于滤除输入信号中的杂散干扰，确保输入信号干净；功率开关管负责输入电压到输出电压的有效转换；变压器用于升降电压；输出整流滤波电路则用于将输出信号整流并滤波，提供干净的直流输出；控制电路主要是LM5117芯片及其外围元件，用于对整个开关电源系统进行稳定的控制和保护。

在设计中，需要严格按照LM5117的规格书和设计指南进行电路设计，确保整个电源系统稳定可靠。

2. 硬件实现在硬件实现中，首先需要根据设计需求选择合适的元器件，包括功率开关管、电感、电容等。

然后进行电路板设计，将各个元器件合理布局并进行连线连接。

基于LM5117的降压型直流开关电源的实现LM5117是一款非同步降压型直流开关电源控制器，广泛应用于工业、通信和汽车电子设备等领域。

其具有高效率、高性能和灵活性等特点，适用于多种应用场景。

本文将介绍基于LM5117的降压型直流开关电源的实现方法，包括电路设计、工作原理及性能特点。

1. 电路设计LM5117采用降压型直流开关电源拓扑结构，其核心部分为MOSFET开关、电感、二极管、电容和控制IC等组成。

其典型的电路图如下所示：在该电路中，Vin为输入电压，Vout为输出电压，L为电感，C为输出电容，Q1为MOSFET开关，D1为输出二极管，C2为辅助电容，R1和R2为反馈电阻，COMP为比较器，SS 为软启动引脚，PGOOD为输出过压保护引脚。

LM5117基于恒频峰值电流控制模式，通过内部的误差放大器、PWM比较器和内部参考电压源等部件实现电路的控制和稳压。

其主要特点包括：宽输入电压范围（6V至100V）、高工作频率（50kHz至2.2MHz）、高效率（高达96%）、高集成度和多种保护功能（过流、过热、过压、短路等）等。

2. 工作原理LM5117的工作原理可以简要描述为以下几个步骤：(1) 当输入电压Vin施加在电路上时，经过输入电容C1滤波后，将输入电压引入到LM5117的内部。

在稳定工作后，LM5117内部控制器开始工作，通过PWM比较器和误差放大器等模块实现对输出电压的调节和稳压。

(2) LM5117内部的PWM比较器检测输出电压，并通过比较内部参考电压源和反馈电压来实现输出电压的控制。

当输出电压低于设定值时，PWM比较器输出高电平，MOSFET开关Q1导通，电感L储存能量；当输出电压高于设定值时，PWM比较器输出低电平，MOSFET开关Q1关闭，电感L释放能量。

通过这种方式，LM5117可以实现对输出电压的精确调节和稳压。

(3) LM5117还具有软启动功能，通过软启动引脚SS实现输出电压的缓慢上升，可有效减小开关电源的启动冲击，保护各种外部元件。

基于LM5117的降压型直流开关电源的实现一、引言随着电子产品的日益普及，对于电源管理技术的需求也越来越高。

在电源管理技术中，降压型直流开关电源被广泛应用于各类电子设备中，其具有高效、稳定的特点，能够提供可靠的电源输出，因此备受青睐。

本文将介绍基于LM5117的降压型直流开关电源的实现过程，包括电路设计、元器件选择和性能测试等内容。

二、LM5117简介LM5117是一款专为功率密度高效性和低成本应用而设计的降压型直流开关电源控制器。

它具有宽输入电压范围（6V至100V）、高效（达98%）、高频（至1MHz）和集成的电流检测功能，适用于多种应用场景。

通过合理的设计和选型，可以在保证稳定输出的同时实现高效能转换。

基于LM5117的降压型直流开关电源在实际应用中备受推崇。

三、电路设计1. 输入端设计在设计基于LM5117的降压型直流开关电源时，首先需要考虑输入端的设计。

LM5117的输入电压范围较宽，因此可以适用于多种输入电压的应用场景。

在设计时，需要根据实际需求选择输入电容和输入电感，以提高稳定性和滤波性能。

在输出端设计中，需要根据实际输出电压需求选择合适的输出电容和输出电感，并合理设计反馈网络，以确保输出电压稳定。

还需要考虑过压保护和短路保护等功能的实现，保障电路的安全性和可靠性。

3. 控制电路设计LM5117具有丰富的保护功能，包括过压保护、欠压保护、过流保护等，因此在控制电路设计中需要合理配置这些保护功能，以保障电路的稳定性和安全性。

四、元器件选择五、性能测试在电路设计和元器件选择完成后，需要对基于LM5117的降压型直流开关电源进行性能测试。

主要包括输入电压范围测试、输出电压稳定性测试、效率测试、过压保护测试、短路保护测试等。

通过这些性能测试，可以验证电路设计和元器件选择的合理性，确保电源的稳定性和可靠性。

六、总结基于LM5117的降压型直流开关电源在实际应用中具有广泛的应用前景，通过合理的设计和选型，可以实现高效能转换和稳定的电源输出。

基于LM5117的降压型直流开关电源的实现随着电子产品的普及，需要使用不同种类的电源供电，降压型直流开关电源方案即是其中一种。

降压型直流开关电源具有高效率、稳定性、可靠性等优点，逐渐成为电子产品领域中的主流选择。

本文将使用LM5117作为控制核心，实现一款高效的降压型直流开关电源，下面进行详细的分析。

一、电源电路设计1.基本电路图将 LM5117 和相关组件配置在降压型直流开关电源的基本电路中，其中LM5117 为开关电源的关键部件。

基本电路的主要特点是采用开关电源处理器 LM5117 的降压型直流开关电源，其工作原理如下：首先通过输入端口将DC电压输入到系统中，然后经过开关电源处理器 LM5117 的电路控制，在输出端产生所需的电压和电流，用于供电。

LM5117 具有多种功能，可以实现稳压、限流、保护等功能，而且其输入电压范围广，能够适用多种应用场景。

2.LM5117 详解LM5117 是一款高性能、高压和高效率的降压型直流开关电源控制器，其具有以下特点：(1)广泛适用于输入电压 V IN 在4.5V 至 100 V 之间的众多应用场合；(2) 高效率，可以最大程度地利用电能；(3)电压稳定，可以稳定地输出所需电压；(4) 具有完善的保护机制，可以避免系统出现故障；(5) 非常易于使用，具有多种调节方式。

3.电流调节电路设计在实现降压型直流开关电源的同时，往往需要对输出电流进行限制，从而保证设备的稳定工作。

电流调节电路的主要作用是限制输出电流的大小，其具体功能如下：(1)在输出电流超过最大设定值时，可以自动关闭开关管，防止输出电流过大损坏负载；(2) 处理器具有过载保护机制，可以在输出电流过载时及时进行调整；(3) 高精度稳流输出，通过闭环控制实现，可以有效地控制输出电流大小。

电流调节电路的核心是电感器集成电路，其具体结构如下：在上述电路中，L1 为输出电感器，其承载能力较强，可以有效地控制输出电流大小；C5 为稳压电容，用于保证稳定性；R4 为反馈电阻，相当于放大器反馈电路，用于稳定，以保持输出电流稳定。

基于LM5117的开关电源设计摘要随着电子技术的高速进展,电子系统的应用领域越来越广泛,电子设备的种类也越来越多,电子设备与人们的工作、生活的关系日益紧密。

近年来,随着功率电子器件(如IGBT、MOSFET)、PWM技术以及电源理论发展,新一代的电源开始逐步取代传统的电源电路。

该电路具有体积小，控制便利灵活，输出特性好、纹波小、负载调整率高等特点。

开关电源中的功率调整管工作在开关状态，具有功耗小、效率高、稳压范围宽、温升低、体积小等突出优点，在通信设备、数控装置、仪器仪表、视频音响、家用电器等电子电路中得到广泛应用。

开关电源的高频变换电路形式很多,常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。

本论文采纳双端驱动集成电路——LM5117输的PWM脉冲控制器设计小汽车中的音响供电电源，利用MOSFET管作为开关管，可以提高电源变压器的工作效率，有利于抑制脉冲干扰，同时还可以减小电源变压器的体积。

关键词：IGBT，PWM，推挽电路，半桥电路，单端正激ABSTRACTWith the rapid development of electronic technology, electronic systems, more and more extensive applications, the types of electronic equipment, more and more electronic equipment and people work and live closer and closer. In recent years, with the power electronic devices (such as IGBT, MOSFET), PWM switching power supply technology and development of the theory, a new generation of power began to gradually replace the traditional power supply circuits. The circuit is small, flexible to control the output characteristics of a good, ripple, load adjustment rate and so on.Switching power supply in the power adjustment control work in the off state, with low power consumption, high efficiency, wide voltage range, low temperature rise, and other outstanding advantages of small size, the communicatio n equipment, CNC equipment, Instrumentation, video audio, home appliances so widely used inelectronic circuits. High frequency converter switching power supply so many forms of commonly used with push-pull converter, full bridge, half bridge, single-ended forward and the form of single-ended flyback. In this thesis, two-side driver IC - LM5117 PWM pulse output of the controller design car audio power supply in use as a switch MOSFET, can improve the efficiency of the power transformer, is conducive to impulse noise suppression, but also can reduce the size of the power transformer.KEY WORDS:IGBT，MOSFET，Push-pull circuit，Half bridge circuit, Single-ended forward目录前言 (1)第1章开关电源基础技术 (11)1.1 开关电源概述 (11)1.1.1 开关电源的工作原理 (11)1.1.2 开关电源的组成 (13)1.1.3 开关电源的特点 (14)1.2 电源电路组成 (15)1.3开关电源典型结构 (5)1.3.1串联开关电源结构 (5)1.3.2并联开关电源结构 (5)1.4 电力场效应晶体管MOSFET (18)1.5 开关电源的技术指标 (8)第2章开关变换电路 (10)2.1 推挽开关变换电路 (10)2.1.1 推挽开关变换基本电路 (23)2.1.2 自激推挽式变换器 (25)2.2 半桥变换电路 (27)2.3 正激变换电路 (27)2.4 DC/DC升压模块设计 (29)第3章双端驱动集成电路LM5117 (19)3.1 LM5117简介 (19)3.2 LM5117的工作原理 (20)3.3 LM5117内部电路 (330)3.4 LM5117构成的PWM控制器电路 (22)第4章 LM5117 在汽车音响供电电源中的应用 (37)4.1 汽车音响电源简述 (37)4.2 汽车音响供电电源的组成 (40)4.2.1 LM5117的辅助电路设计 (40)4.2.2 主电路的设计 (43)结论 (29)谢辞 (30)参考文献 (48)附录 (50)前言电源是实现电能变换和功率传递的主要设备、在信息时代，农业、能源、交通运输、信息、国防教育等领域的迅猛进展，对电源产业提出了更多、更高的要求，如：节能、节电、节材、缩体、减重、环保、可靠、安全等。

基于LM5117的降压型直流开关电源的实现二、LM5117的工作原理LM5117是一款具有高性能的降压型直流开关电源控制器芯片，它采用了恒频迟滞模式控制（Constant On-Time Current Mode）以及电流模式控制（Current Mode Control），并且内置了功率MOSFET。

在LM5117中，恒频迟滞模式控制是指在不同工作负载下，芯片会自动调整频率以确保最佳效率。

而电流模式控制则通过检测电感电流来实现对输出电压的稳定控制，具有快速的瞬态响应和较好的稳定性。

LM5117还具有完善的保护机制，包括过流保护、过温保护、欠压锁定、短路保护等，保障了整个系统的安全可靠性。

三、基于LM5117的降压型直流开关电源实现方法1. 电路设计基于LM5117的降压型直流开关电源的设计包括输入滤波电路、整流桥、开关电源芯片、输出滤波电感、输出电容等。

其中LM5117的引脚布局清晰简单，与其他元器件的连接也较为简便，使得整个系统的设计相对较为简单。

在设计中，首先需要根据具体的输入电压范围和输出功率确定电路的参数和元器件的选型，然后进行电路原理图设计和PCB布局。

在布局设计中，要尽量减小开关电源回路的环路面积，减少电磁干扰和噪声，以确保系统的稳定性和可靠性。

2. 控制参数调节LM5117的工作频率范围为50kHz~1MHz，可以通过外部电阻和电容分别调节上、下限频率，以满足实际需求。

还可以通过调节软启动时间、过流保护阈值、欠压锁定阈值等控制参数，使得整个系统在不同工作环境下均能够发挥最佳的性能。

3. 效率优化在实际应用中，要保证整个系统的效率尽可能高，需要在设计时注意降低开关损耗、导通损耗和开关电源芯片的静态功耗。

还可以采用同步整流、多工作状态控制、睡眠模式等技术手段来进一步提高系统的效率。

四、LM5117的应用案例以下是一个基于LM5117的降压型直流开关电源的应用案例：一款移动充电宝产品，其输入电压范围为9V~24V，输出电压为5V/2A。

LM5117 PSPICE Model Validation ReportDate: 15SEP2014Revision: 1.0Author: Seema SSimulator Names and Versions:•PSPICE 16.2.0.p001Description of Model: LM5117, Wide Input Range Synchronous Buck Controller withAnalog Current MonitorDocument Revision History:REVISION NO. DESCRIPTION REVISION DATE REMARKS1.0 Initial Release 10JUL2012 -1.1 Implemented CM, Hiccup current15SEP2014 -limit and VCC DIS featureContents1.Model Modifications (3)2. Analysis Parameters (4)2.1 PSPICE (4)3. PSPICE Published schematic (5)4. Validation across EVM corners (7)4.1 Simulation of Transient test-bench (7)4.1.1 Condition 1 (VIN MAX= 55V & IRload MAX = 9A) (7)4.1.2 Condition 2 (VIN MAX= 55V & IRload MIN = 1mA) (9)4.1.3 Condition 3 (VIN MIN= 15V & IRload MAX = 9A) (11)4.1.4 Condition 4 (VIN MIN= 15V & Irload MIN = 1mA) (13)5. Additional test-benches (15)5.1 Line Transient (15)5.2 Load Transient (19)5.3 Current Limit (23)5.4 Current Monitor Functionality (26)6. Validation of Encrypted Model (28)1.Model ModificationsImplemented the CM feature, Hiccup current limit and VCCDIS functionality.2. Analysis Parameters2.1 PSPICETransient.OPTIONS STEPGMIN.OPTIONS SKIPBP.OPTIONS RELTOL = 0.002.OPTIONS VNTOL = 1u.OPTIONS ABSTOL = 10n.OPTIONS CHGTOL=10f.OPTIONS GMIN = 1E-9.OPTIONS ITL1 = 1000.OPTIONS ITL2 = 1000.OPTIONS ITL4 = 1000Maximum step size = 10n3. PSPICE Published schematicPSPICE Schematic:Description:1.This model has been tested for an input voltage range of 15V to 55V and a load current rangeof 1mA to 9A.2.The test bench has been configured for VIN = 15V and VOUT = 12V.3.Operating Frequency is set to 230 kHz by setting RT=22.1kΩ.4.Thermal shutdown for this part has not been modelled.Test Conditions and Additional Analysis Options (if any):1.VIN = 15V2.Rload=1.333Ω , IRload = 6A3.Frequency =230 kHz; RT=22.1kΩSimulated Results:-Tabulation of Results:PARAMETER PSPICE EVM UNITAverage Vout 12.003 12 VAverage RLoad 6.007 6 AVout Ripple - - mV Switching Frequency 227.45 230 kHzConclusion: The simulation results are matching to acceptable level.4. Validation across EVM corners4.1 Simulation of Transient test-bench4.1.1 Condition 1 (VIN MAX= 55V & IRload MAX = 9A) PSPICE Schematic:Test Conditions:1.VIN = 55V,2.Rload=1.33Ω , IRload =9A3.Frequency =230 kHz RT=22.1kΩSimulated Results:-Tabulation of Results:PARAMETER PSPICE EVM UNITAverage Vout 12.020 12 VAverage RLoad 9.0147 9 AVout Ripple 37.175 - mV Switching Frequency 222.57 230 kHzConclusion: The simulation results are matching to acceptable level.4.1.2 Condition 2 (VIN MAX= 55V & IRload MIN = 1mA) PSPICE Schematic:Test Conditions:1.VIN = 55V,2.Rload=12kΩ , IRload = 1mA3.Frequency =230 kHz , RT=22.1kΩSimulated Results:-Tabulation of Results:PARAMETER PSPICE EVM UNITAverage Vout 12.110 12 VAverage RLoad 1 1 mAVout Ripple * - mV Switching Frequency * 230 kHz Note:- * Device is in Discontinues mode.Conclusion: The simulation results are matching to acceptable level.4.1.3 Condition 3 (VIN MIN= 15V & IRload MAX = 9A) PSPICE Schematic:Test Conditions:1.VIN = 15V,2.Rload=1.333Ω, IRload = 9A3.Frequency =230 kHz, RT=22.1kΩSimulated Results:-Tabulation of Results:PARAMETER PSPICE EVM UNITAverage Vout 11.989 12 VAverage RLoad 8.9914 9 AVout Ripple 9.995 - mV Switching Frequency 226.57 230 kHzConclusion: The simulation results are matching to acceptable level.4.1.4 Condition 4 (VIN MIN= 15V & Irload MIN = 1mA) PSPICE Schematic:Test Conditions:1.VIN = 15V,2.RLoad=12kΩ , IRload = 1mA3.Frequency =230 kHz RT=22.1kΩSimulated Results:-Tabulation of Results:PARAMETER PSPICE EVM UNITAverage Vout 12.066 12 VAverage RLoad 1 1 mAVout Ripple * - mV Switching Frequency * 230 kHz Note: - * Device is in Discontinues mode.Conclusion: The simulation results are matching to acceptable level.5. Additional test-benches5.1 Line TransientPSPICE Schematic for Condition1 (IRLOAD = 1mA, VIN =15V – 55V – 15V):PSPICE Schematicfor Condition2 (IRload = 9A, VIN =15V – 55V – 15V):1.The test bench has been configured to test the line transient response of the model forfollowing two conditions.a.Condition1: VIN = 15V – 55V – 15V, IRLOAD = 1mAb.Condition2: VIN = 15V – 55V – 15V, IRLOAD = 9ATest Conditions:1.Condition1: VIN = 15V – 55V – 15V, IRLOAD = 1mA2.Condition2: VIN = 15V – 55V – 15V, IRLOAD = 9A3.VIN is varied with rise and fall time of 10us.Simulated Results for Condition1: VIN = 15V – 55V – 15V, IRLOAD = 1mAOverlaid Results for Condition2: VIN = 15V – 55V – 15V, IRload = 9ATabulation of Results:Condition1 (VIN = 15V-55V-15V, IRLOAD = 1mA):PARAMETERS PSPICE DATASHEET UNITS OVERSHOOT - - mV TSETTLE (OVER) # - us UNDERSHOOT - - mV TSETTLE# - us (UNDER)# Overshoot and undershoot values are less than 1% of steady state value. Condition2 (VIN = 15V-55V-15V, IRLOAD = 9A):PARAMETERS PSPICE DATASHEET UNITS OVERSHOOT * - mV TSETTLE (OVER) # - us UNDERSHOOT 48 - mV# - us TSETTLE(UNDER)Note:- * No overshoot observed. Only a DC shift 42mV is observed# Overshoot and undershoot values are less than 1% of steady state value. Conclusion:The simulation results of IsSpice and PSPICE are matching to acceptable level.5.2 Load TransientPSPICE Schematic for Condition1 (IRload = 9A – 1mA – 9A, VIN = 55V):PSPICE Schematic for Condition2 (IRload= 9A – 1mA – 9A, VIN = 15V):Description:1.The test bench has been configured to test the load transient response of the model forfollowing two conditions.a)Condition1: VIN = 55V, IRload = 9A-1mA-9Ab)Condition2: VIN = 15V, IRload = 9A-1mA-9ATest Conditions:1.Condition1: VIN = 55V, IRLOAD =9A-1mA-9A2.Condition2: VIN = 15V, IRLOAD = 9A-1mA-9A3.IRLOAD is varied with rise and fall time of 10us.Simulation Results for Condition1: VIN = 55V, IRLOAD = 9A-1mA-9ASimulation Results for Condition2: VIN = 15V, IRLOAD = 9A-1mA-9ATabulation of Results:Condition1 (VIN = 55V, IRLOAD = (9A-1mA-9A):PARAMETERS PSPICE DATASHEET UNITS OVERSHOOT * - mV T SETTLE (OVER)- - us UNDERSHOOT 37 - mV T SETTLE (UNDER)# - us Note: - * DC shift of 197mV is observed at the output.# Undershoot observed is less than 1% of VOUTCondition2 (VIN = 15V, = 9A-1mA-9A):PARAMETERS PSPICE DATASHEET UNITS OVERSHOOT * - mV T SETTLE (OVER)- - us UNDERSHOOT 605.43 - mV T SETTLE (UNDER)237.44 - us Note: - * DC shift of 148mV is observed at the output.Conclusion:The simulation results of PSPICE are matching to acceptable level.5.3 Current LimitPSPICE Schematic:Description:1.The test bench has been configured for 15V input and VOUT=12V2.After output reaches steady state RLOAD is varied from 1.33Ω to 500mΩ.Test Conditions:1.VIN = 24V2.RLOAD is varied from 1.33Ω to 0.5Ω in 10us at 1.2ms.Simulated Results:Counter :-Tabulation of Results:PARAMETERS PSPICE DATASHEET UNITSPeak Inductor Current 14.22 20 AConclusion:When the current limit is hit for consecutive 256 cycles, the Internal SS pin is discharged and the Capacitor connected across the RES is charged with 10uA of current. When the voltage across the RES pin crosses the 1.25V the internal SS s started again.5.4 Current Monitor FunctionalityPSPICE Schematic:Description:1.The test bench has been configured for 24V input and VOUT=12V to measure the volatageacross the CM pin for different loads from 1A-9A in step of 1A.Overlaid Graph of the CM voltage vs the load current (Overlaid with the bench results)Conclusion:-The simulated results are matching well with the Bench data for different Load current conditions.6. Validation of Encrypted ModelOverlaid Results:Conclusion:•To validate the encrypted model, the START-UP testbench has been simulated using transient encrypted model.•The results of simulation are overlaid on the simulation results of the unencrypted model.•The overlaid results match within acceptable limits.。

LM5117/Q1 Wide Input Range Synchronous Buck Controller with Analog Current Monitor (Rev. F)SNVS698F – April2011 – revisedAugust 2015PRODUCTION DATA.LM5117 , LM5117-Q1 See TI store options Download PDF Email Datasheet 1 Features∙LM5117-Q1 is Qualified for Automotive Applications∙AEC-Q100 Qualified With the Following Results:∙Device Temperature Grade 1: -40°C to 125°C Ambient Operating Temperature Range∙Emulated Peak Current Mode Control∙Wide Operating Range from 5.5 V to 65 V∙Robust 3.3-A Peak Gate Drives∙Adaptive Dead-Time Output Driver Control∙Free-Run or Synchronizable Clock up to 750 kHz∙Optional Diode Emulation Mode∙Programmable Output from 0.8 V∙Precision 1.5% Voltage Reference∙Analog Current Monitor∙Programmable Current Limit∙Hiccup Mode Overcurrent Protection∙Programmable Soft-Start and Tracking∙Programmable Line Undervoltage Lockout∙Programmable Switchover to External Bias Supply∙Thermal Shutdown2 Applications∙Automotive Infotainment∙Industrial DC-DC Motor Drivers∙Automotive USB Power∙Telecom Server3 DescriptionThe LM5117 is a synchronous buck controller intended for step-down regulator applications from a high voltage or widely varying input supply. The control method is based upon current mode control utilizing an emulated current ramp. Current mode control provides inherent line feed-forward, cycle-by-cycle current limiting and ease of loop compensation. The use of an emulated control ramp reduces noise sensitivity of the pulse-width modulation circuit, allowing reliable control of very small duty cycles necessary in high input voltage applications.The operating frequency is programmable from 50 kHz to 750 kHz. The LM5117 drives external high-side and low-side NMOS power switches with adaptive dead-time control. A user-selectable diode emulation mode enables discontinuous mode operation for improved efficiency at light load conditions. A high voltage bias regulator that allows external bias supply further improves efficiency. The LM5117’s unique analog telemetry feature provides average output current information. Additional features include thermal shutdown, frequency synchronization, hiccup mode current limit, and adjustable line undervoltage lockout.Device Information(1)For all available packages, see the orderable addendum at the end of the datasheet.Typical Application。

LM5117/Q1Wide Input Range Synchronous Buck Controller with Analog Current Monitor(Rev.F)SNVS698F–April2011–revisedAugust2015PRODUCTION DATA.LM5117,LM5117-Q1See TI store options Download PDF Email Datasheet 1Features∙LM5117-Q1is Qualified for Automotive Applications∙AEC-Q100Qualified With the Following Results:∙Device Temperature Grade1:-40°C to125°C Ambient Operating Temperature Range∙Emulated Peak Current Mode Control∙Wide Operating Range from 5.5V to65V∙Robust 3.3-A Peak Gate Drives∙Adaptive Dead-Time Output Driver Control∙Free-Run or Synchronizable Clock up to750kHz∙Optional Diode Emulation Mode∙Programmable Output from0.8V∙Precision 1.5%Voltage Reference∙Analog Current Monitor∙Programmable Current Limit∙Hiccup Mode Overcurrent Protection∙Programmable Soft-Start and Tracking∙Programmable Line Undervoltage Lockout∙Programmable Switchover to External Bias Supply∙Thermal Shutdown2Applications∙Automotive Infotainment∙Industrial DC-DC Motor Drivers∙Automotive USB Power∙Telecom Server3DescriptionThe LM5117is a synchronous buck controller intended for step-down regulator applications from a high voltage or widely varying input supply.The control method is based upon current mode control utilizing an emulated current ramp.Current mode control provides inherent line feed-forward,cycle-by-cycle current limiting and ease of loop compensation.The use of an emulated control ramp reduces noise sensitivity of the pulse-width modulation circuit,allowing reliable control of very small duty cycles necessary in high input voltage applications.The operating frequency is programmable from50kHz to750kHz.The LM5117drives external high-side and low-side NMOS power switches with adaptive dead-time control.A user-selectable diode emulation mode enables discontinuous mode operation for improved efficiency at light load conditions.A high voltage bias regulator that allows external bias supply further improves efficiency.The LM5117’s unique analog telemetry feature provides average output current information. Additional features include thermal shutdown,frequency synchronization,hiccup mode current limit,and adjustable line undervoltage lockout.Device Information(1)addendum at the end of the datasheet.Typical Application。

基于LM5117的降压型直流开关电源的实现LM5117是一款基于全可编程电容控制技术的单片半桥开关式直流-直流降压变换器控制器。

在LM5117的基础上，可以设计出高效、可靠的降压型直流开关电源，本文将介绍如何实现降压型直流开关电源。

一、硬件设计1、输入端设计输入端主要是针对电源的输入电流、输入电压进行设计，需要使用输入电容、输入电阻、TVS管，以保护电源，使其正常工作。

具体参数的设定需要结合实际情况，例如：输入电容一般建议采用容值较大的电容，以保证电源输出电压的稳定性；输入电阻建议根据LM5117的输入电平范围进行设计。

输出端的设计根据实际需求来确定输出电压和输出电流，需要使用输出电阻、输出电感、输出电容等元件来保证输出负载的稳定性。

具体的输出电阻和输出电容的选取需要根据实际负载的情况进行优化。

3、开关管和二极管的选用开关管和二极管的选用是降压型直流开关电源中的关键部件，主要影响电源的效率和可靠性。

一般选择芯片所支持的开关管和二极管型号，以保证工作的正常稳定。

软件设计需要结合具体的硬件设计来进行优化，主要是根据芯片所支持的控制模式，针对电源的输入电压、输出电压、输出电流等参数进行优化设置。

1、控制模式的设置控制模式的设置是设计降压型直流开关电源时的重要环节，具体包括：双极性PWM控制模式、反馈控制模式等。

其中双极性PWM控制模式是一种非常流行的控制技术，在电源的输入电压和输出电压波动较大时，可以有效地保持输出电压的稳定性。

2、参数调整和优化参数调整和优化是设计降压型直流开关电源中的重要环节，主要是根据实际情况对芯片的参数进行调整和优化，以达到最优的效果。

参数的调整主要包括：频率的调整、占空比的调整、电磁兼容性的优化等。

其中频率的调整需要考虑到整体效率的提高和芯片在大电流情况下的工作效率；占空比的调整可以通过增加更多的保护电路来保证电源的可靠性；电磁兼容性的优化可以使用噪声滤波器，降低电源中的噪声干扰。

基于LM5117芯片的降压型直流开关稳压电源摘要：开关电源技术属于电力电子技术，它运用功率变换器进行电能变换，经过变换电能，可以满足各种用电要求.由于其高效节能可带来巨大经济效益，因而引起社会各方面的重视而得到迅速推广。

下文讲述设计一种基于LM5117芯片的降压型直流开关稳压电源。

关键词：LM5117；降压型；开关电源引言电源作为电子产品的动力中枢，其续航能力直接决定着电子产品的使用寿命。

随着集成电路制造工艺的不断进步，数字电路的电源电压一直下降，但系统的供电电源还是在较高的电位，因此必须靠降压型电源来提供较低的供电电源。

1系统总体设计通过对LM5117芯片的分析，从芯片数据手册可以得到LM5117是TI公司生产的一款降压型直流稳压开关，应用于汽车电气的同步降压控制器，适用于高电压或各种输入电源的降压型稳压器应用。

1.1通过PCB软件altium designer参考LM5117典型应用建立基于LM5117芯片的降压型直流开关稳压电源电路的原理图，并对其工作时的元器件情况进行模拟仿真检测。

1.2选择LM5117外围电路元件设计方面我们使用LM5117工作表计算的组件设计的合理起始，制定各元件的值与封装并将其制成PCB电路板，各个元器件的值和位置进行合理的布局设计和优化，相关主要元器件包括：LM5117，CSD18532KCS（MOS管），SRP6540-5R6M（电感），CD0603-B0130L（三极管）等。

2主电路设计根据TI公司方法设计方案相应设计，对其工作原理和特性进行深入的理论分析，通过研究降压型直流开关稳压电源的转换机理，对降压型直流开关稳压电源进行建模并进行了电路设计，以及对电路模型进行理论计算和进行电路验证主电路如下图图2.1所示。

图2.1典型应用2.1通过LM5117技术手册我们了解到LM5117可利用自适应死区时间控制来驱动外部高边和低边 NMOS 功率开关管。

用户可选的二极管仿真模式可实现非连续模式操作，提高轻负载条件下的效率。

Buck电路原理分析详解目录一、内容描述 (2)1.1 文档目的和背景 (2)1.2 Buck电路概述及重要性 (4)二、Buck电路基本原理 (5)2.1 开关电源基本原理介绍 (6)2.1.1 开关电源工作特点 (7)2.1.2 开关电源主要组成部分 (8)2.2 Buck电路工作原理分析 (9)2.2.1 输入与输出电压关系 (11)2.2.2 电流路径及波形分析 (11)三、Buck电路组成与关键元件 (12)3.1 主电路组成 (14)3.1.1 输入滤波电路 (15)3.1.2 开关管及其驱动电路 (16)3.1.3 变压器与输出整流滤波电路 (17)3.2 控制电路介绍 (18)3.2.1 PWM控制原理及波形产生 (20)3.2.2 保护功能实现 (21)四、Buck电路工作原理详解 (23)4.1 工作模式分析 (24)4.1.1 稳态工作模式及特点 (26)4.1.2 瞬态响应及恢复过程 (26)4.2 波形分析 (27)4.2.1 关键波形示意图解 (30)4.2.2 波形与性能关系探讨 (31)五、Buck电路性能优化与改进方向 (32)5.1 性能优化措施探讨 (34)5.1.1 提高效率途径分析 (35)5.1.2 减小体积和重量方法论述 (36)5.2 新型技术与应用趋势分析 (37)5.2.1 数字控制在Buck电路中应用前景 (38)5.2.2 智能管理与调节技术应用探讨 (40)六、Buck电路设计实践与案例分析 (41)一、内容描述Buck电路是一种广泛应用于开关电源中的电压转换电路，其核心原理是通过控制开关管（如MOSFET或IGBT）的导通与截止，来实现输入电压的有效降低和输出电压的稳定输出。

在Buck电路中，输入电源的能量通过开关管传递给输出负载，而开关管上的损耗则通过续流二极管进行自然续流，从而确保电路的稳定运行。

本文档将围绕Buck电路的工作原理、主要组成部分、工作过程以及性能特点进行全面深入的分析和详细讲解。

BUCK 电路案例分析图文说明BUCK 电路是一种降压斩波器，降压变换器输出电压平均值U o 总是小于输入电压U d 。

一、BUCK 电路工作原理Q1导通期间（t on ）：电力开关器件导通，电感蓄能，二极管D 反偏。

等效电路如图5.7(b)所示 ；Q1关断期间（t off ）：电力开关器件断开，电感释能，二极管D 导通续流。

等效电路如5.7 (c)所示；由波形图5.7 (b)可以计算出输出电压的平均值为：)0(1)(100⎰⎰⎰⋅+⋅==SononST tt d ST Sdt dt u T dt t u T U则：d dS onDU U T t U ==0，D 为占空比。

忽略器件功率损耗，即输入输出电流关系为：d d O d O I DI U U I 1==。

图4.6 BUCK电路工作过程二、电感工作模式分析下图4.7为BUCK电路中电感流过电流情况。

图4.7电感电流波形图电感中的电流i L是否连续，取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。

1.电感电流i L连续模式：⑴在t on 期间:电感上的电压为dtdi Lu LL = 由于电感L 和电容C 无损耗，因此i L 从I 1线性增长至I 2，上式可以写成onLon O d t I L t I I LU U ∆=-=-12Od L on U U LI t -∆=)(式中△I L =I 2－I 1为电感上电流的变化量，U O 为输出电压的平均值。

⑵在t off 期间:假设电感中的电流i L 从I 2线性下降到I 1，则有offLO t I LU ∆=则，OLoff U I Lt ∆=可求出开关周期ＴS 为）(1O d O dL off on S U U U LU I t t fT -∆=+==fLD D U fLU U U U I d d O d O L )1()(-=-=∆上式中△I L 为流过电感电流的峰－峰值，最大为I 2，最小为I 1。

基于LM5117的降压型直流开关电源的实现LM5117是一款高效的降压型直流开关电源控制器，它可以实现输入电压范围在6V到100V之间的降压转换。

本文将讨论如何使用LM5117来设计和实现一个降压型直流开关电源。

我们需要确定所需的输出电压和电流。

LM5117可以支持较大的输出电流，最高可达6A。

根据所需的输出电压和电流，我们可以计算出所需的功率，确定LM5117的能力是否足够。

接下来，我们需要选择合适的元件来构建电源电路。

选择合适的功率开关管，它负责开关输入电源。

在选择开关管时，要考虑到其导通电阻、开关速度和最大额定电流等参数。

除了功率开关管，还需要选择合适的电感和电容器。

电感用于储存能量，而电容器则用于稳定输出电压。

在选择电感和电容器时，要考虑到其电流和电压的额定值，以及频率响应等参数。

在选择电感和电容器之后，我们需要设计一个合适的反馈电路来监测输出电压并调节控制器的工作状态。

这可以通过使用电阻、电压参考源和误差放大器实现。

设计完成后，我们可以开始组装电路。

将元件连接到适当的位置，确保连接正确并牢固。

然后，连接输入电源，并使用一个合适的电源电路来过滤输入电压，以确保稳定和干净的电源供应。

我们需要进行测试和调整。

使用合适的负载来模拟实际的工作条件，并测量输出电压和电流。

根据需要调整元件的值，以确保输出电压和电流在所需的范围内。

使用LM5117来设计和实现一个降压型直流开关电源需要一系列的步骤，包括选择元件、设计反馈电路、组装电路和测试调整。

这样可以确保所设计的电源满足所需的输出要求，并且稳定可靠。