画DC-DC 7.4V转5V模块


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遥望星空
原创
发布时间: 2026-05-25 18:42:31 | 阅读数 0收藏数 0评论数 0
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最近在搞一个小四轴飞行器,中途遇到一个问题,就是给四个空心杯820电机供电时,用3.7V升力不够,用7.4V的时候电机发热严重,老是爆管,所以决定自己画个DC-DC 7.4V转5V模块放到前级直接给电机供电。
1

选方案

小四轴应用需求:大电流持续输出,并且转换效率要高,提高续航时间。找到2个方案,第一个TPS56221:输出25A,输入4.5-14V,但是价格有电小高,20到30之间,引脚22个,考虑到复杂和价格,决定用第二个方案:SY8303,输出3A,输入4.5-14V,价格只有2块多,效率也是高效率。

2

查数据手册

芯片特性:1 Z8 P. [9 K1 ^/ g" _- |

1、4.5-40V输入电压范围;7 R' R4 r1 T; P# @! H. | i3 t! E7 | 1 M8 m( v& _! @! _

2、开关频率:500KHz到2.5MHz;1 `0 @7 B4 k; C/ U1 o- d; f

3、3A输出电流;6 Q' I7 y; D% Z) D2 a, j* w6 r: {/ ]3 vw8 A/ {$ w/ q" h7 I# V. @. w9 W8 ~

4、低静态输出电流;; D! y& p& E6 Q0 H- f6 x6 B5 M" r0 Q

5、短路保护;

6、热关断并自动恢复。


SY8303芯片是8脚封装:

引脚描述:- ^2 n4 O9 ^& L- I: l

FB 1 输出反馈引脚,确定输出电压:Vout = 0.6 * (1 + R2 / R3)# S: G) D! @5 G5 s0 g/ T [$ Z

FS 2 开关频率编程引脚,Fsw = 10^5 / R4 KHz,公式中电阻的单位为K欧

GND 3,4 地

IN 5 电源输入,至少使用4.7uF陶瓷电容

LX 6 电感引脚

BS 7 10nF陶瓷电容退耦合. :

EN 8 使能控制,上拉打开,不可悬空

E3

应用举例:7 f3 A/ ?2 Z) |; j3 p, g2 ~( n UG, x# R0 ]; ]4 y- ~% _& T; Q

开关频率:Fsw = 10 ^ 5 / 47 = 2.1 * 10 ^ 3 (kHz) = 2.1MHz T( M% B2 @! O* C l( d b& `/ P1 v2 n6 \

输出电压5V:Vout = 0.6 * (1 + 100 / 13.7) = 4.979V. Q" l% P" T: B2 y% j6 Y

输出电压4V:Vout = 0.6 * (1 + 100 / 17.4) = 4.048V* w, [$ e) I( F! ?& k2 @- ~ U- U! N8 r- d; R8 t

输出电压3.8V:Vout = 0.6 * (1 + 100 / 18.7) = 3.809V,

AI给的选型指南:

  1. 电阻 (R1, R2):用于设定输出电压,精度需为 1%。对于 5V 输出,可选择 110kΩ / 15kΩ100kΩ / 13.7kΩ的组合,也可按 Vout = 0.6V × (1 + R1/R2) 来灵活计算。
  2. 电阻 (R_FS):用于设定开关频率,精度需为 1%。为平衡效率与元件尺寸,建议选择较低的500kHz~1MHz,可通过约10-20kΩ的电阻实现
  3. 电感 (L1)建议值为 4.7µH。为确保重载(如2-3A)下不饱和,饱和电流需大于 4A。为提升效率,直流电阻 (DCR) 应尽量低于50mΩ。此外,为减少电磁干扰,建议优先选用屏蔽型电感
  4. 输入电容 (C_IN):总电容应 ≥ 10µF,并就近紧靠 IN 与 GND 引脚放置。
  5. 输出电容 (C_OUT):总电容建议在 20µF 至 100µF 之间。并联使用 2 个 10µF 电容和 1 个 100nF 小电容能提供更纯净的输出。
  6. 自举电容 (C_BOOT)必须使用 10nF 的陶瓷电容(通常耐压 10V 或 25V 即可)。
  7. EN引脚:若需上电自动工作,可直接连接至输入电压 VIN。如需外部控制,则连接到MCU的GPIO并确保至少 高于1.2V 使能低于0.4V 关断


为了减少芯片发热,所以采用最低频率500KHz频率。

设定频率的电阻选用200K。

设定电压的电阻R1和R2,选用110kΩ / 15kΩ组合。


3

画原理图

我用的是嘉立创EDApro版,

引脚详解与参数配置



引脚

名称

功能简述

连接与选型要点

1

FB

反馈输入

连接输出电压采样分压点。为确保5V输出,推荐分压电阻设为R1=100kΩ, R2=13.7kΩ。输出电压公式:Vout = 0.6V × (1 + R1/R2)

2

FS

频率设定

通过电阻到GND设定开关频率。开关频率Fsw (kHz) = 10⁵ / R_FS (kΩ)。为平衡发热与元件尺寸,建议设在500kHz,此时R_FS=200kΩ。太高开关损耗会陡增,导致芯片过热。

3,4

GND

地 (模拟/功率地)

必须可靠、低阻抗地连接到系统地平面

5

IN

电源输入

连接7.4V输入源。至少需要并联一个22µF和一个0.1µF的陶瓷电容并紧靠芯片放置

6

LX

开关节点

连接至功率电感。这是主要噪声源,走线应短而宽

7

BS

自举 (Bootstrap)

必须通过一个10nF的陶瓷电容连接到LX引脚。此电容为内部高侧MOSFET驱动提供浮动电源,不可省略。

8

EN

使能控制

高电平使能芯片,不能悬空。如需上电自启动,直接连接至输入电压VIN。


PCB 布局与热设计

良好的PCB布局是成功的关键,尤其对于高频开关电路。

  1. 输入电容就近放置C_IN必须紧贴IN和GND引脚,这是降低EMI和电压尖峰的基础。
  2. LX走线短而宽:LX引脚到电感的走线是强噪声源,应尽可能短、直、宽,并避免在此区域下方走任何敏感信号线。
  3. FB走线远离噪声源:FB反馈走线是敏感的小信号路径,必须远离LX和电感等噪声源。
  4. 使用完整地平面 (GND):为所有GND引脚提供低阻抗回路。将所有GND引脚、输入输出电容的地端通过过孔直接连接到地平面。
  5. 确保良好散热:芯片发热是正常现象,尤其在重载下。在芯片底部的PCB上,务必开一个导热窗,并在这片区域内打上多个过孔连接到背面的地平面,这是最高效的散热方法。


4

画PCB

先放置8303,然后先放着输入电容组,再放置设定电压的电阻组,再放置输出的电容组,以及摆放别的电路,再画输入和输出区域的扩充区域部分,最后顶层覆铜和底层覆铜。

5

最后看3D效果

最后检查没什么问题,就可以下单打板了。

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