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确保打印头电源动态输出电压的参考设计

2020年07月01日 栏目:科技

确保打印头电源动态输出电压的参考设计摘要:本文给出了打印机电源管理的一些重要设计参数。所提供的参考设计给出了利用MAX15005电源控制

确保打印头电源动态输出电压的参考设计

摘要:本文给出了打印机电源管理的一些重要设计参数。所提供的参考设计给出了利用MAX15005电源控制器构建SEPIC电路的解决方案,能够为打印头提供较大动态范围的供电电源。文中给出了电路原理图、材料清单(BOM)、测试测量电路和结果。

引言

该参考设计能够提供可调节的高压输出,用于打印头供电。设计包括完整的原理图、材料清单(BOM)、效率测量及测试结果。

打印机设计的基本考虑

打印机速度的提高使得打印头消耗的功率增大,打印头温度提升。如果打印机温度过高,墨迹将容易受到污染;如果温度过低,墨迹又会变得模糊。因此,为了获得较高的打印质量,打印头的热管理非常关键。通常需要微控制器调节打印速度,保证工作温度介于两个温度门限之间,而打印机马达的速度是靠作用在马达上的可变直流电压调节的。

参考设计简介

参考设计采用MAX15005电源控制器,能够为打印机马达提供动态变化的直流电压(高达45V)。微控制器产生的PWM输出经过RC滤波后连接到MAX15005的SS引脚,通过改变PWM信号即可调节输出电压。打印机启动时,马达需要较大的励磁电流,MAX15005具有打嗝式保护,在此应用中非常理想。MAX15005可以进入打嗝模式,限制电源输出以降低速率,从而保护所有电路元件。励磁结束后,马达将吸收常规工作电流,转换器进入正常工作模式。

规格和设计电路

参考设计满足以下规格:

输入电压:32V至45V

输出电压:25V至45V (通过微控制器由外部调节)

输出电流:0至2A

输出纹波:±0.5V

输入纹波:±100mV

效率: 93% (满负荷时)

开关频率:400kHz

图1所示电路满足上述规格,该设计中,输出电压可能低于或高于输入电压,MAX15005配置为SEPIC架构。

图1. MAX15005A SEPIC转换器原理图,FSW = 400kHz。

表1列出了参考设计的材料清单(BOM)。

效率曲线

效率与负载电流的关系曲线如图2和图3所示,图2和图3的输出电压分别为:VOUT = 25V和VOUT = 45V。

图2. 负载电流与转换器效率,VOUT = 25V。

图3. 负载电流与转换器效率,VOUT = 45V。

实验结果

不同输入激励时,转换器输出电压与负载电流的对应关系如下图所示。

测试条件:VIN = 45V和VOUT = 45V。

Ch1:输出电压;Ch2:输入电压;Ch3:MOSFET漏极电压;Ch4:输出电流。

测试条件:VIN = 32V和VOUT = 45V。

Ch1:输出电压;Ch2:输入电压;Ch3:MOSFET栅极电压;Ch4:输出电流。

测试条件:VIN = 45V和VOUT = 45V。

Ch1:输出电压;Ch2:输入电压;Ch3:MOSFET栅极电压;Ch4:输出电流。

测试条件:VIN= 45V和VOUT = 25V。

Ch1:输出电压;Ch2:输入电压;Ch3:MOSFET栅极电压;Ch4:输出电流。


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