用 AH8650 给老旧门禁提供 18V 特殊电压的 DIY 经历

电子工程师刘工针对老旧门禁系统18V供电不稳的问题，采用AH8650 DC-DC降压芯片设计低成本高效解决方案 ，通过对比线性稳压、现成模块等方案
，最终选用AH8650搭建电路（输入24V输出18V），详细介绍了芯片选型 、电路设计（分压电阻计算
、电感选择）、手工PCB制作及测试过程 ，成功以15元成本（节省85%）实现稳定供电
，项目验证了同步降压芯片在小功率改造中的优势，并拓展了老旧设备供电 、可调电源等应用场景 ，强调合理布局与全面测试的重要性 。

本文目录导读：

1. 问题背景
2. 方案选择
3. AH8650芯片详解
4. 电路设计与元件选择
5. PCB设计与制作
6. 测试与调优
7. 遇到的问题与解决方案
8. 成本分析
9. 经验总结与建议
10. 项目延伸

大家好，我是刘工
，一名专注于电子工程领域的自媒体作者，今天我想和大家分享一个最近遇到的真实案例——如何利用AH8650芯片为老旧门禁系统提供稳定的18V特殊电压 ，这个项目不仅解决了实际问题
，也让我对DC-DC电源转换有了更深的理解
。

问题背景

事情要从我家小区那个"年迈"的门禁系统说起，这套系统已经服役超过15年 ，原本使用的是18V直流供电
，最近一段时间，门禁经常出现工作不稳定的情况——有时候刷卡没反应,有时候干脆连指示灯都不亮。

经过排查 ，我发现是原配的18V电源适配器老化严重
，输出电压已经下降到14V左右且波动剧烈，更麻烦的是 ，市面上已经很难找到同规格的替代品——现在主流的门禁系统大多采用12V或24V供电
，18V成了一个"非标"电压 。

作为一名电子工程师，我自然想到了DIY解决方案,这个为老旧门禁提供18V稳定电压的项目就诞生了
。

方案选择

面对这个特殊的18V供电需求,我考虑了三种可能的解决方案：

1. 线性稳压方案：使用常见的LM317等线性稳压IC ，从24V降压到18V，这个方案简单可靠
   ，但效率低下（只有75%左右）,而且需要处理较大的热量散失问题。

2. 开关电源模块：直接购买现成的18V输出开关电源模块，虽然方便 ，但成本较高（约80-100元）
   ，而且体积较大,不太适合安装在门禁控制箱内 。

3. DC-DC降压芯片：使用专门的降压型DC-DC转换芯片，从24V降压到18V ，这个方案效率高（可达90%以上）
   ，发热小，成本适中,非常适合我们这个应用场景。

经过权衡 ，我决定采用第三种方案
，并选择了AH8650这颗芯片作为核心元件，AH8650是一款输入电压范围宽（4.5V至40V）
、输出电流可达3a的同步降压转换器 ，具有高效率、低纹波和良好的温度特性
。

AH8650芯片详解

在开始动手之前,让我们先了解一下AH8650这颗芯片的关键特性：

• 宽输入电压范围：4.5V至40V
  ，完全覆盖了我们从24V降压的需求
• 可调输出电压：通过外部电阻分压网络可实现0.925V至30V的输出电压调节
• 高效率：同步整流架构,最高效率可达95%
• 开关频率：固定500kHz，有利于减小外围元件尺寸
• 保护功能：内置过流保护 、过热保护和输入欠压锁定

AH8650采用SOP-8封装 ，外围电路简洁,非常适合我们这种小功率DIY项目。

电路设计与元件选择

根据AH8650的数据手册和应用笔记,我设计了如下电路：

![AH8650应用电路图] (此处应有电路图，描述：24V输入,通过AH8650降压至18V输出的典型应用电路)

关键元件选择与计算：

1. 输出电压设置： AH8650的输出电压由FB引脚的分压电阻决定
   ，计算公式为： Vout = 0.925V × (1 + R1/R2) 我们需要18V输出，因此选择R1=170kΩ ，R2=10kΩ： 0.925 × (1 + 170/10) ≈ 18V

2. 电感选择： 根据公式L = (Vin - Vout) × Vout / (Vin × ΔIL × fsw) 计算得出需要约22μH的电感
   ，最终选择了一颗4.7A饱和电流的功率电感 。

3. 输入输出电容：

   • 输入电容：选择100μF/50V的电解电容并联10μF/50V的陶瓷电容
   • 输出电容：选择47μF/25V的固态电容并联10μF/25V的陶瓷电容

4. 二极管： 虽然AH8650是同步整流芯片，内部已经集成下管MOSFET ，但为了进一步降低损耗,我在SW引脚到地之间并联了一个肖特基二极管
   。

PCB设计与制作

由于这是一个小型项目,我决定采用手工制作单面PCB的方式：

1. 使用EDA软件绘制原理图和PCB布局,特别注意功率路径的走线宽度和环路面积最小化。

2. 打印PCB图纸到热转印纸上,通过热转印法将图案转移到覆铜板上 。

3. 使用氯化铁溶液蚀刻,钻孔后清洁板面
   。

4. 焊接元件时特别注意以下几点：

   • 先焊接高度较低的元件（电阻、电容等）
   • 使用足够的焊料确保功率路径的良好连接
   • AH8650芯片采用拖焊技术焊接

5. 焊接完成后用放大镜检查是否有短路或虚焊。

测试与调优

组装完成后,我进行了详细的测试：

1. 空载测试：

   • 输入24V
     ，测量输出电压为18.2V（在预期的±5%误差范围内）
   • 使用示波器观察输出纹波，约50mVpp ，满足门禁系统的要求

2. 负载测试：

   • 接入不同负载（从100mA到1.5a）
     ，输出电压保持稳定
   • 测量效率：在1A负载下效率达到92%，远高于线性稳压方案

3. 长期稳定性测试：

   • 连续工作24小时,输出电压漂移小于1%
   • 触摸AH8650芯片和电感 ，温升约15℃
     ，散热表现良好

4. 门禁系统实际测试：

   • 替换原故障电源，门禁系统所有功能恢复正常
   • 刷卡响应速度明显改善 ，系统运行稳定

遇到的问题与解决方案

在项目实施过程中,我也遇到了一些问题：

1. 初始上电时输出电压不稳定

   • 原因：FB分压电阻的走线过长，引入了噪声
   • 解决：重新布线
     ，缩短FB引脚到分压电阻的距离，并添加一个小滤波电容

2. 轻载时有轻微啸叫

   • 原因：AH8650在轻载时会进入节能模式 ，导致电感振动
   • 解决：在输出端并联一个1kΩ的假负载电阻
     ，强制芯片工作在连续导通模式

3. 纹波偏大

   • 原因：输出电容ESR较高
   • 解决：将电解电容更换为低ESR的固态电容，并增加一个10μF陶瓷电容

成本分析

让我们看看这个项目的总成本：

相比购买现成的18V电源模块（80-100元） ，这个DIY方案节省了约85%的成本！

经验总结与建议

通过这个项目,我总结了以下几点经验：

1. 选型要合理：AH8650这类同步降压芯片在小功率DC-DC转换中表现优异
   ，效率高
   、发热小,非常适合类似的DIY应用 。

2. PCB布局很重要：开关电源的PCB布局直接影响性能，特别是功率路径要短而宽,控制信号要远离噪声源
   。

3. 测试要全面：不能只测空载状态,要在各种负载条件下验证电路的稳定性。

4. 安全第一：虽然输出电压只有18V ，但输入是24V,工作时仍要注意绝缘和防短路措施 。

5. 可扩展性考虑：这个电路稍加修改（调整分压电阻）就可以输出其他电压,具有很强的适应性
   。

对于想要尝试类似项目的朋友,我有以下建议：

• 如果没有AH8650
  ，可以使用LM2596等更常见的降压芯片替代，但效率会稍低
• 初次尝试建议使用现成的降压模块进行验证 ，然后再设计自己的PCB
• 务必仔细阅读芯片数据手册
  ，特别是关键参数和典型应用电路

项目延伸

这个成功的经验让我想到了更多潜在的应用场景：

1. 老旧设备供电改造：很多老旧电子设备使用非标准电压,都可以用类似方法解决电源问题。

2. 实验室可调电源：通过把固定电阻改为电位器,可以制作一个小型可调电源 。

3. 电动工具电池适配器：调整输出电压,让不同品牌的电动工具共享电池包。

4. LED驱动：恒压或配合恒流电路驱动LED灯条
   。

这次使用AH8650为老旧门禁提供18V特殊电压的DIY经历，不仅解决了一个实际问题 ，也让我对DC-DC开关电源有了更深入的理解，电子工程的美妙之处就在于
，通过合理的设计和

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