画DC-DC 7.4V转5V模块

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。
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:
- 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 / 15kΩ或 100kΩ / 13.7kΩ的组合,也可按 Vout = 0.6V × (1 + R1/R2) 来灵活计算。
- 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。
- 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。
- 输入电容 (C_IN):总电容应 ≥ 10µF,并就近紧靠 IN 与 GND 引脚放置。
- 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。
- 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)。
- 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。
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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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。
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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