AH8767宽压转换器设计：DC110/220V至48V/1A工业级解决方案

AH8767宽压转换器设计：DC110/220V至48V/1A工业级解决方案

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/M_D13Z476I000l/article/details/145822074

AH8767宽压转换器是一种高性能的Buck控制器，能够实现DC110/220V至48V/1A的工业级电源转换。本文详细介绍了该转换器的设计要点，包括器件特性、电路设计、热设计与EMI优化、测试验证方案、应用场景以及故障诊断指南等内容。

一、器件特性与选型依据

AH8767作为宽压域Buck控制器，在非隔离拓扑中具有独特优势：

• 超宽输入范围：9.5-280VDC（实测最大耐压310VDC）
• 可编程输出电压：1.25-400VDC（通过外部电阻网络配置）
• 拓扑结构：电流模式控制，支持CC/CV双环路
• 封装特性：SOP16封装热阻θja=68℃/W（需配合2oz铜厚PCB）

选型对比：

二、关键电路设计要点

1. 主功率回路设计

• MOSFET选型公式：
  Vds > 1.2×Vin_max = 336V
  选用IPW60R280P7（650V/20A，Rds(on)=280mΩ）
• 续流二极管：使用C3D1H060A SiC二极管（600V/1A）

1. 频率补偿网络

建立小信号模型：

Gvd(s) = [Vout/Vin] × [1/(1+s/ωp1)]
其中ωp1=1/(2π×Rcomp×Ccomp)

实测补偿网络参数：
Rcomp=10kΩ，Ccomp=2.2nF（相位裕度62°）

三、热设计与EMI优化

1. 功率损耗计算：
   P_loss = Iout²×Rds(on)×D + Qg×Vgs×fsw
   = 1²×0.28×0.2 + 15nC×12V×200kHz = 0.056+0.036=92mW

2. PCB布局规范：

• 功率回路面积<25mm²
• 驱动信号走线平行间距≥3×线宽
• 采用Kelvin连接方式采样输出电压

四、测试验证方案

搭建自动化测试平台：

# 基于Arduino的负载调整率测试
import serial
arduino = serial.Serial('COM3', 115200)
def test_load_reg():
    voltages = []
    for duty in range(10, 100, 10):
        arduino.write(f"LOAD {duty}%\n".encode())
        time.sleep(0.5)
        v = float(arduino.readline().decode())
        voltages.append(v)
    return max(voltages)-min(voltages)
print(f"负载调整率：{test_load_reg():.2f}mV")

实测数据：

五、典型应用场景

1. 轨道交通辅助电源：

• 与EN50155兼容设计
• 增加输入突波保护电路（TVS+PTC组合）

1. 光伏储能系统：

• 配置MPPT前级实现双级转换
• 低温升设计（ΔT<35℃@Ta=70℃）

六、故障诊断指南

1. 启动失败：

• 检查VCC供电时序（需先于输入电压建立）
• 验证BOOT电容值（推荐100nF/50V）

1. 输出电压振荡：

• 优化补偿网络相位裕度（目标>45°）
• 检测电感饱和电流（需>1.5×Iout_max）

七、设计改进方向

1. 同步整流优化：采用SiC MOSFET替代肖特基二极管，效率提升3-5%
2. 数字控制扩展：通过I2C接口连接MCU实现动态调压