一种非隔离DC/DC BUCK转换电路的应用

摘要：本文介绍了一种变频器通讯转接板的低压直流3.3V开关电源的实现方案。此电源由恒频率，占空比可调的BUCK转换器实现。文中量化分析了电路工作原理和工作过程，确定主要元器件参数选择，并得出PCB Board和电源工作的实际波形。

关键词：开关电源；非隔离DC/DC；BUCK转换器

中图分类号： TM762.1+1 文献标识码：A

1非隔离DC/DC变换器的拓扑种类及优势

其中应用比较广泛，在自动化设备上实用性较高的主要有以下几种： BUCK变换器、BOOST变换器、反极性BOOST、BUCK-BOOST等。

非隔离DC/DC调整器最大的优势是效率，较高的转换效率意味着能源的最大利用。同时还具有元器件简单、功率密度大的优点。

我们可以预见到，非隔离DC/DC电源是大势所趋。

2 LT1767简介及引脚功能

本文介绍的3.3V电源系统是由LINEAR公司的LT1767集成控制芯片实现的BUCK调整器电路。

3一种变频器通讯转接板3.3V电源的设计

变频器应用在工业现场时，需要同其他的自动化设备一起接入现场的多种现场总线和工业以太网。ANYBUS通讯转接板的作用就是实现自动化设备与现场总线PROFIBUS的连接。

ANYBUS通讯转接板需要2路电源：+5V和+3.3V。其中+5V电压取自驱动板上的AC/DC电源的多路输出。+3.3V是由+5V电压通过非隔离DC/DC电路实现的。

表2 ANYBUS通讯转接板对电源的基本要求

3.1 LT1767调整器的工作原理

变频器ANYBUS通讯转接板的3.3V电源是以LT1767为核心，搭配必要元器件组成的Buck拓扑开关电源（如图3所示）。因为功率MOS管集成在LT1767芯片里，这款电源看起来电路简洁。分析图3的开关电源原理之前，首先看一下LT1767芯片的内部框图，如图2所示。

LT1767采用恒频控制方式，芯片内部时钟和双闭环反馈来控制功率开关的导通占空比。最初的开关周期起始于置位 Flip-Flop的振荡器脉冲。Flip-Flop置位后，输出高电平，开通开关管switch；当开关管中的电流达到电流比较器翻转的阈值时，Flip-Flop复位，输出低电平，关断开关管switch。

3.2 直流3.3V_BUCK调整器的工作过程分析

4.1 直流3.3V开关电源电路板PCB

根据上述的电路原理，我们采用PADS Layout软件设计出3.3V直流开关电源的电路板PCB，如图5所示。PCB布局要尤其注重输入和输出环路的走线。由于LT1767工作于1.25MHz频率，线路的寄生参数和引线电感需慎重考虑。

4.2实测工作电压波形

结论

本文设计的开关电源，经过样板试制和电源测试，证明电源的各项参数和表征能够满足变频器ANYBUS通讯转接板的要求，能够提供高精度的3.3V直流电压，工作稳定可靠。

参考文献

[1] Abraham I. Pressman. 王志强（译）.开关电源设计[M].第三版.北京： 电子工业出版社，2005， 3-20.

[2] 钱照明，程肇基.电力电子系统电磁兼容设计基础及干扰抑制技术[M]. 杭州： 浙江大学出版社， 2002，121-142.

[3] Mike Wong. SWITCHING POWER SUPPLY CONTROL LOOP DESIGN [J]. Application Note 5. USA California.