专业解析：24V转12V大电流降压方案设计与实现

专业解析：24V转12V大电流降压方案设计与实现

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/M_D13Z476I000l/article/details/145982185

在工业自动化、车载电子及储能系统中，24V转12V电源转换是一个常见的需求。本文针对这一需求，深入剖析了降压电路设计要点，重点解析了同步整流Buck电路实现方案，并提供了关键参数计算与PCB布局指南。

系统需求分析

在工业自动化、车载电子及储能系统中，AH1514-24V转12V电源转换需满足以下技术要求：

1. 输入电压范围：18-36V（兼容24V铅酸电池系统）
2. 输出电压：12V±2%
3. 输出电流：持续10A/峰值15A
4. 转换效率：＞92%（满载工况）
5. 保护功能：过流/过压/过热保护

拓扑方案选择

根据应用场景不同，可选的三种技术方案对比如下：

同步Buck电路设计（以通用方案为例）

1. 主控芯片选型

推荐采用支持外置MOS的控制器方案，典型参数要求：

• 工作频率：200-500kHz
• 驱动能力：2A+峰值驱动电流
• 工作温度：-40℃~125℃

2. 功率器件选型

(1) 上桥MOS（Q1）：
VDS≥40V，RDS(on)＜5mΩ（如AON6260）

(2) 下桥MOS（Q2）：
VDS≥30V，RDS(on)＜3mΩ（如AON6704）

3. 关键参数计算

(1) 电感选择：
L = (VIN_MAX - VOUT) × D / (f × ΔIL)
取ΔIL=30%IOUT，计算得L≈2.2μH（推荐Coilcraft SER2918H-222）

(2) 输出电容：
COUT ≥ (ΔIL)² / (8 × f × ΔVOUT)
选用3×470μF固态电容并联

PCB设计规范

1. 功率回路最小化：输入电容→上桥MOS→电感→输出电容形成最小环路
2. 驱动信号隔离：MOS驱动走线避开高频噪声区域
3. 散热处理：

• 功率器件采用4层板中间层铺铜
• 布局时保留≥15mm²的散热焊盘

4. EMI抑制：

• 开关节点面积＜30mm²
• 添加RC缓冲电路（10Ω+100pF）

实测数据验证

搭建132样机4761测试0001结果如下：

可靠性设计要点

1. 输入保护电路：

• TVS管（SMBJ36A）防浪涌
• 自恢复保险丝（60V/15A）

2. 故障保护策略：

• 逐周期电流限制
• 打嗝式过载保护
• 两级温度保护（110℃降额/130℃关断）

3. 老化测试：

• 72小时满载老化
• 1000次冷启动冲击测试

结语

本文提出的同步整流Buck方案已成功应用于AGV电源系统，经实际验证可稳定输出12V/10A。设计过程中需特别注意功率器件的热设计和PCB布局优化，建议使用热仿真软件进行预先验证。对于更高功率需求场景，可采用多相并联架构提升系统可靠性。