80V耐压，5V/2.1A高压电源方案

用于DC10V~80V输入，输出5V，输出最大2.1A的应用演示，转换效率可以达到90%以上。

芯片固定开关频率100KHz，输出电压支持1.25V至20V之间任意调节。

原理图

备注：1.DZ1、Q1、R6用于输入防反接保护；

        2. R8用于抑制输入端浪涌电流。

 

物料清单

序号	数量	参考序号	说明	生产商型号	生产商
1	1	C1	0.1uF,100V,Ceramic,X7R,0805	C2012X7R2A104K	TDK
2	2	C2,CC	1uF,50V,Ceramic,X7R,0805	C2012X7R1H105K	TDK
3	1	CFF	33nF,50V,Ceramic,X7R,0603	C1608X7R1H333K	TDK
4	2	CINA,CINB	47uF,100V,Electrolytic,8*11.5	YXJ-100V-47uF	Rubycon
5	1	COUT	220uF,25V,Electrolytic,6.3*11	YXJ-25V-220uF	Rubycon
6	1	D1	150V,10A,Schottky,TO277	FSV10150	Fairchild
7	1	DZ1	10V,500mW,ZENER,LL34	TCBZV55C 10	TAK CHEONG
8	1	L1	100uH,3A,Inductor,16*8	CS127125-T42	Hulsin
9	1	Q1	150V,5A,N-CHANNEL,MOSFET,SOP8	NCE1505S	NCE POWER
10	1	R1	3.3KΩ,1%,1/16W,Thick Film,0603	RC0603xR-073301L	Yageo
11	1	R2	10KΩ,1%,1/16W,Thick Film,0603	RC0603xR-071002L	Yageo
12	2	R3,R4	0.091Ω,1%,1/4W,Thick Film,1206	RC1206xR-070R091	Yageo
13	1	R5	0.15Ω,1%,1/4W,Thick Film,1206	RC1206xR-070R15L	Yageo
14	1	R6	100KΩ,1%,1/4W,Thick Film,1206	RC1206xR-071003L	Yageo
15	1	R8	10Ω,NTC Thermistor	MF72-10D11	KeMin
16	1	U1	100KHz,2.1A,90V,BUCK DC/DC Converter,TO263-7L	XL7056	XLSEMI

性能数据

转换效率（不包含DZ1,R6,R8和Q1器件）

VIN=12V	VIN=24V
VIN(V)	IIN(A)	VOUT(V)	IOUT(A)	EFF(%)	VIN(V)	IIN(A)	VOUT(V)	IOUT(A)	EFF(%)
12.18	0.048	5.002	0.1	86.10	24.17	0.027	5.021	0.1	78.39
12.18	0.092	4.996	0.2	89.07	24.17	0.050	5.015	0.2	83.16
12.18	0.181	4.996	0.4	90.55	24.16	0.096	5.011	0.4	86.60
12.15	0.272	4.996	0.6	90.57	24.15	0.143	5.011	0.6	87.37
12.14	0.366	4.995	0.8	90.03	24.15	0.190	5.010	0.8	87.44
12.13	0.461	4.995	1.0	89.34	24.14	0.238	5.009	1.0	87.04
12.13	0.558	4.995	1.2	88.49	24.13	0.288	5.009	1.2	86.61
12.11	0.658	4.994	1.4	87.74	24.12	0.338	5.009	1.4	86.09
12.09	0.760	4.994	1.6	86.96	24.12	0.389	5.008	1.6	85.49
12.08	0.864	4.993	1.8	86.08	24.11	0.440	5.007	1.8	84.90
12.07	0.971	4.992	2.0	85.19	24.11	0.493	5.006	2.0	84.30
12.06	1.025	4.991	2.1	84.78	24.10	0.519	5.006	2.1	84.05
VIN=36V	VIN=48V
VIN(V)	IIN(A)	VOUT(V)	IOUT(A)	EFF(%)	VIN(V)	IIN(A)	VOUT(V)	IOUT(A)	EFF(%)
36.17	0.019	5.028	0.1	71.65	48.16	0.016	5.033	0.1	65.73
36.17	0.035	5.020	0.2	78.86	48.16	0.028	5.030	0.2	74.60
36.17	0.066	5.018	0.4	83.83	48.16	0.052	5.027	0.4	81.07
36.16	0.098	5.017	0.6	85.38	48.16	0.075	5.026	0.6	83.27
36.16	0.129	5.017	0.8	85.78	48.16	0.099	5.025	0.8	84.06
36.16	0.162	5.016	1.0	85.73	48.16	0.124	5.024	1.0	84.33
36.16	0.195	5.016	1.2	85.45	48.16	0.149	5.023	1.2	84.28
36.16	0.228	5.015	1.4	85.05	48.16	0.174	5.022	1.4	84.00
36.14	0.263	5.016	1.6	84.60	48.16	0.200	5.022	1.6	83.63
36.14	0.297	5.016	1.8	84.12	48.16	0.226	5.021	1.8	83.22
36.13	0.332	5.016	2.0	83.63	48.16	0.252	5.020	2.0	82.79
36.13	0.350	5.015	2.1	83.38	48.15	0.265	5.020	2.1	82.62
VIN=60V	VIN=72V
VIN(V)	IIN(A)	VOUT(V)	IOUT(A)	EFF(%)	VIN(V)	IIN(A)	VOUT(V)	IOUT(A)	EFF(%)
60.16	0.013	5.035	0.1	62.46	72.16	0.011	5.036	0.1	61.22
60.16	0.023	5.028	0.2	74.29	72.16	0.020	5.033	0.2	71.17
60.15	0.042	5.017	0.4	79.63	72.15	0.036	5.022	0.4	77.99
60.15	0.062	5.025	0.6	81.11	72.15	0.052	5.018	0.6	80.56
60.15	0.081	5.028	0.8	82.25	72.15	0.068	5.016	0.8	82.03
60.16	0.099	5.009	1.0	83.93	72.15	0.084	5.014	1.0	82.63
60.16	0.119	5.006	1.2	83.98	72.15	0.101	5.012	1.2	82.86
60.16	0.139	5.004	1.4	83.90	72.15	0.117	5.010	1.4	82.95
60.16	0.159	5.002	1.6	83.72	72.15	0.134	5.008	1.6	82.82
60.16	0.179	4.999	1.8	83.47	72.15	0.151	5.005	1.8	82.64
60.15	0.200	4.996	2.0	83.14	72.16	0.168	5.003	2.0	82.39
60.15	0.210	4.995	2.1	83.00	72.16	0.177	5.002	2.1	82.24

        

  

应用信息

输入电容选择

在连续模式中，转换器的输入电流是一组占空比约为VOUT/VIN的方波。为了防止大的瞬态电压，必须采用针对最大RMS电流要求而选择低ESR(等效串联电阻)输入电容器。对于大多数的应用，1个10uF的输入电容器（高电压输入热插拔上电时会产生较大幅度尖峰电压，需要加大输入电容容量进行吸收）就足够了，它的放置位置尽可能靠近XL7056的位置上。最大RMS电容器电流由下式给出：

其中，最大平均输出电流IMAX等于峰值电流与1/2峰值纹波电流之差，即IMAX=ILIM-△IL/2。在未使用陶瓷电容器时，还建议在输入电容上增加一个0.1uF至1uF的陶瓷电容器以进行高频去耦。

输出电容选择

在输出端应选择低ESR电容以减小输出纹波电压，一般来说，一旦电容ESR得到满足，电容就足以满足需求。任何电容器的ESR连同其自身容量将为系统产生一个零点，ESR值越大，零点位于的频率段越低，而陶瓷电容的零点处于一个较高的频率上，通常可以忽略，是一种上佳的选择，但与电解电容相比，大容量、高耐压陶瓷电容会体积较大，成本较高，因此使用0.1uF至1uF的陶瓷电容与低ESR电解电容结合使用是不错的选择。

输出电压纹波由下式决定：

式中的F：开关频率，COUT：输出电容，△IL：电感器中的纹波电流。

电感选择

虽然电感器并不影响工作频率，但电感值却对纹波电流有着直接的影响，电感纹波电流△IL随着电感值的增加而减小，并随着VIN和VOUT的升高而增加。用于设定纹波电流的一个合理起始点为△IL =0.3*ILIM，其中ILIM为峰值开关电流限值。为了保证纹波电流处于一个规定的最大值以下，应按下式来选择电感值：

续流二极管

续流二极管建议使用肖特基二极管，比如FSV10150。它的额定值为平均正向电流10A和反向电压150V。5A电流下典型正向电压为0.6V。该二极管仅在开关关断期间有电流流过。峰值反向电压等于稳压器的输入电压。在正常工作时平均正向电流可计算如下：

PCB布局指南

1.       VIN、GND、SW、VOUT等功率线，粗、短、直；

2.       FB，CSN，CSP走线远离电感与肖特基等开关信号地方，建议使用地线包围；

3.       输入电容靠近芯片VIN与GND引脚，电解电容正极靠近芯片VIN引脚，负极靠近肖特基阳极，缩短开关电流回路。