打印头电源参考设计

1 引言  

为了获得较高的打印机打印质量，给出了打印机电源管理的一些重要设计参数，并利用MAxl5005电源控制器构建SEPIC电路的解决方案。  

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

2 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，打印头温度升高。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。  

通常采用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。  

3 打印头电源参考设计简介  

该设计采用MAX15005电源控制器，能为打印机马达提供动态变化的直流电压 (45 V)。微控制器产生的PWM输出经RC滤波后连接至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，马达需较大的励磁电流，MAX15005具有打嗝式保护。MAX15005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，马达吸收常规丁作电流，转换器进入正常工作模式。  

4 规格和设计电路  

该打印头电源参考设计满足以下规格：输入电压范围为32～45 V；输出电压范围为25～45 V(通过微控制器南外部调节)；输出电流为范围0～2 A；输出纹波为±0．5 V；输入纹波为±100 mV；效率大于93％(满负荷)；开关频率为400 kHz。图1所示的电路原理图满足上述规格，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。表1列出该参考设计的材料清单(BOM)。  




  
5 效率曲线  

该参考设计的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=25 V和VOUT=45 V。  




  
其中，图4是在VIN=45 V和VOUT=45 V的测试条件下，两者的对应关系。  


  
图4中，Ch1为输出电压；Ch2为输入电压；Ch3为MOS-FET漏极电压；Ch4为输出电流。  


  
图5是在VIN=32 V和VOUT=45 V的测试条件下，两者的对应关系，图5中，Ch1为输出电压；Ch2为输入电压；Ch3为MOSFET栅极电压；Ch4为输出电流。  


  
图6是在VIN=45 V和VOUT=45 V的测试条件下，两者的对应关系。  

图6中，Ch1为输出电压；Ch2为输入电压；Ch3为MOS-FET栅极电压；Ch4为输出电流。  


  
图7是在VIN=45 V和VOUT=25 V的测试条件下，两者的对应关系。  

图7中，Ch1为输出电压；Ch2为输入电压；Ch3为MOS-FET栅极电压；Ch4为输出电流。