LM25118 자동 승압/강압 비동기식 DCDC 전원 모듈, 입력 전압 4.5-35V, 출력 전압 1.23-31V 가변, 최대 출력 전류 8A, 최고 효율 92%, 스위칭 주파수 400kHz.
LM25118은 3-42V의 넓은 입력 전압 범위를 지원하는 전류 모드 비동기식 벅/부스트 컨트롤러입니다.
학교 전자설계대회 교육 과제로 입력 5V, 출력 1.8-24V, 최대 전류 2A의 전원 모듈을 만들어야 해서 LM25118 전원 모듈을 제작했으며, 비동기식 Buck-Boost 회로입니다.
실제 회로에서는 MOS 트랜지스터를 NCE6050KA로 변경했습니다. 5V 입력 시 LM25118이 출력하는 PWM 파형의 전압이 3.8V에 불과한데, 원래 회로에 사용된 NCE7560K의 완전 도통 전압이 4V이기 때문에 NCE7560K를 사용하면 MOS 트랜지스터가 선형 구간에서 작동하여 출력 전압이 비정상적으로 됩니다. 따라서 완전 도통 전압이 3V인 NCE6050KA로 교체했습니다.
인덕터도 6.8μH로 교체했습니다. 또한 실제 사진에서 LM25118 칩의 2번 핀(UVLO)은 회로도 설계 시 연결이 누락되어 와이어로 연결했으며, 아래 PCB 및 회로도는 수정 완료되었습니다.
더 높은 입출력 전압이 필요하다면 내전압이 더 높은 필터 캐패시터로 교체하고, 피드백 저항 R9와 R10의 저항값을 수정하면 됩니다. 계산식은 칩 데이터시트에 있습니다.
회로도와 PCB는 글 말미에 첨부되어 있으며, LCSC 오픈소스 플랫폼에서도 확인 가능합니다.
LCSC 오픈소스 링크: https://url.zeruns.com/nAPDy
LM25118 데이터시트 다운로드: https://url.zeruns.com/j2PjZ
- SY8205 동기식 벅 가변 DCDC 전원 모듈(회로도 및 PCB): https://blog.zeruns.com/archives/717.html
- 2011년 전국 전자설계대회 문제 - 스위칭 전원 모듈 병렬 공급 시스템: https://blog.zeruns.com/archives/718.html
실물 사진
LM25118 소개
LM25118은 넓은 전압 범위의 벅/부스트 스위칭 안정화 전원 컨트롤러로, 최소한의 외부 부품으로 고성능이면서도 비용 효율적인 벅/부스트 안정화 전원을 구현할 수 있도록 설계되었습니다. 입력 전압이 출력 전압보다 낮거나 높을 때도 출력 전압을 안정적으로 유지할 수 있어, 자동차 애플리케이션에 적합합니다. 입력 전압이 출력 전압보다 충분히 높을 때는 벅 모드로 작동하다가, 입력 전압이 출력 전압에 가까워지면 자연스럽게 벅/부스트 모드로 전환됩니다. 이 듀얼 모드 방식은 넓은 입력 전압 범위에서 안정적인 전압을 유지하면서도, 벅 모드에서는 최고의 효율을 제공하며 모드 전환 시에도 출력에 노이즈가 발생하지 않습니다. 이 컨트롤러는 하이사이드 벅 MOSFET와 로우사이드 부스트 MOSFET 드라이버를 포함하고 있으며, 제어 방식은 에뮬레이션 전류 기울기를 사용하는 전류 모드 제어 방식입니다. 이 방식은 PWM 회로의 노이즈 민감도를 낮추어, 높은 입력 전압 애플리케이션에서 필요한 매우 작은 듀티 사이클을 안정적으로 제어할 수 있습니다. 기타 보호 기능으로는 전류 제한, 열 차단, 인풋 인에이블 등이 있으며, 20핀 HTSSOP 패키지로 제공되며 방열용 패드가 포함되어 있습니다.
부품 구매 링크
- 0805 저항 샘플북: https://u.jd.com/DzK9k0O
- 0805 캐패시터 샘플북: https://s.click.taobao.com/cTZzzDu
- LM25118 칩: https://s.click.taobao.com/4FauRDu
- NCE6050KA: https://s.click.taobao.com/YgFKpDu
- SBDD2045CT: https://s.click.taobao.com/Le4KpDu
- KF7.62 터미널 블록: https://s.click.taobao.com/txVJpDu
부품 구매는 LCSC 몰을 추천드리며, 할인 가입 링크: https://activity.szlcsc.com/invite/D03E5B9CEAAE70A4.html
보드에 사용된 모든 부품은 LCSC 몰에서 구매 가능하며, 오픈소스 링크의 BOM 테이블에서 ‘즉시 LCSC 몰에서 주문’ 버튼을 클릭하면 필요한 부품들을 한 번에 장바구니에 담을 수 있습니다.
테스트 데이터
출력 부하 테스트
입력 12V, 출력 31V 시, 무전류 소비 0.019A, 무전류 전력 0.22W.
| 입력 전압 | 입력 전류 | 입력 전력 | 출력 전압 | 출력 전류 | 출력 전력 | 효율 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 15.01V | 4.56A | 68.45W | 12.06V | 5A | 60.3W | 88% |
| 6.51V | 5.15A | 33.53W | 12.11V | 2A | 24.22W | 72.2% |
| 6.01V | 3.95A | 23.74W | 1.81V | 8A | 14.48W | 61% |
| 6.51V | 3.86A | 25.14W | 1.99V | 8A | 15.91W | 63.3% |
| 7.01V | 4.32A | 30.28W | 23.89V | 1A | 23.89W | 78.9% |
| 11.99V | 2.19A | 26.26W | 23.13V | 1A | 23.13W | 88.1% |
| 24.01V | 1.62A | 38.9W | 12.03V | 3A | 36.09W | 92.8% |
| 24.01V | 2.72A | 65.31W | 12.03V | 5A | 60.15W | 92.1% |
| 12V | 4.35A | 52.2W | 30.38V | 1.5A | 45.57W | 87.3% |
| 7.99V | 5.05A | 40.35W | 12.05V | 2.5A | 30.13W | 74.7% |
리플 테스트
12V 입력, 5V 출력 무전류 시, 리플 피크-피크 약 8mV.
12V 입력, 5V 2A 출력 시, 리플 피크-피크 약 15mV.
6V 입력, 12V 1.5A 출력 시, 리플 피크-피크 약 230mV.
12V 입력, 23V 1A 출력 시, 리플 피크-피크 약 300mV.
12V 입력, 24V 출력 무전류 시, 리플 피크-피크 약 34mV.
12V 2A 출력, 입력 전압 기억 안 남, 리플 피크-피크 약 25mV
회로도
PCB 도면
상층:
하층:
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