电赛常用电源模块

电赛常用电源模块

项目简介

该项目设计了一款电赛常用电源模块，旨在为竞赛项目提供稳定可靠的电源供应。该模块采用高效稳定的电源芯片，具有多种电压输出通道，可以满足竞赛项目中各种不同电压要求的设备。同时，该模块还具备过流保护、过压保护、过热保护等多重安全保护机制，能够有效防止设备受损或发生事故。该模块支持输入电压范围广泛，适用于不同场景下的电源接入。此外，该模块还具备小巧轻便的设计，易于携带和安装，方便在比赛现场使用。

芯片选型

高压侧

为了满足高压输入、高效率、稳定性等要求。在对比LM2596，SGM6232和德州仪器的TPS5430芯片后，项目选择使用SGM6232芯片，相比于其他芯片，该DCDC降压芯片的优点如下：

效率高：SGM6232芯片开关频率较高。更高的开关频率意味着更少的能量损耗，电路更加节能，同时，高频率可以降低使用的电感的感值。对比其他芯片，LM2596芯片在正常情况下需要非常高的电感感值（47UH, 68UH），同时因为制造的关系，电感感值越大，其能流过的电流就越小，导致我们需要使用超大体积的电感。同时，即使使用了这么大的电感和输出滤波电容，其纹波还是非常高，不利于芯片的正常运行。相比之下，SGM6232的效率高，所需电感值小（只需6.8UH），输出电流基本满足要求（2A），满足本项目需求。

稳定性：SGM6232芯片具有良好的稳定性，能够提供稳定的输出电压。稳定的输出电压对于电路的正常运行至关重要，尤其是在高压侧电源管理中，需要保证电压的稳定性。相比之下，LM2596和TPS5430也具有一定的稳定性，但SGM6232可能高压输入情况下更为稳定。

低压侧

低压侧目前主流方案为LDO或者低压高开关频率DCDC芯片，本项目采用了矽力杰SY8089A1AAC芯片，最高输入电压5.5V，最大电流2A，相比常用的LDO芯片（AMS1117等），其存在以下优点：

输出电流：SY8089A1的最大输出电流可达2A，而AMS1117的最大输出电流一般为1A。本项目需要较大的输出电流，选择SY8089更合适。

效率：SY8089A1的效率相对较高，可达到90%以上，而AMS1117由于使用线性降压，多余的电压需要使用电阻消耗掉，因此效率较低。高效率意味着更少的能量损耗，可以延长电池寿命，减少热量产生，提高整体系统性能。

压差：SY8089A1可以做到极小的压差，这在电池供电中是非常重要的，而AMS1117工作需要的压差较大，无法胜任电池降压场景。

保护：市面上的AMS1117基本上不存在额外的保护，一旦后级短路导致芯片击穿，其输出电压会直接等于输入电压，导致损坏后级芯片。同时，AMS1117不存在过温，过压保护，而SY8089A1的保护比较完善，集成了过流，过温等保护，即使损坏也不会输出电压到后级，从而保护了芯片。

芯片简介

SGM6232

The SGM6232 is a current-mode step-down regulator with an internal power MOSFET. This device achieves 2A continuous output current over a wide input supply range from 4.5V to 38V with excellent load and line regulations. The switching frequency of SGM6232 is 1.4MHz and current mode operation provides fast transient response and eases loop stabilization. 

SY8089A1

SY8089A1 is a high efficiency 1.5MHz synchronous step down DC/DC regulator capable of delivering up to 2A output current. It can operate over a wide input voltage range from 2.5V to 5.5V and integrate main switch and synchronous switch with very low RDS(ON) to minimize the conduction loss.

技术方案

高压侧

输入侧采用圣邦微SGM6232产生5V,12V 2路电源

38V(MAX) -> 12V 圣邦微SGM6232

38V(MAX) -> 5V 圣邦微SGM6232

低压侧

低压侧由高压侧产生的5V再经由SY8089降压到指定电压，单路最大电流2A

5V -> 3.3V 矽力杰SY8089A1AAC

5V -> 1..8V 矽力杰SY8089A1AAC

5V -> 1.2V 矽力杰SY8089A1AAC

测试结果

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