tps5430手把手教学

(3) 2024-05-15 14:12

Hi,大家好,我是编程小6,很荣幸遇见你,我把这些年在开发过程中遇到的问题或想法写出来,今天说一说tps5430手把手教学,希望能够帮助你!!!。

TPS5430手把手教学

目录

一、buck电路原理

二、tps5430芯片介绍

1.1芯片引脚图

1.2芯片引脚说明

三、tps5430参考电路讲解以及PCB布局

1.正压降压(15V转12V)

1.1原理图

1.2器件选择

1.3PCB布局

2.正压降负压

2.1原理图

2.2PCB布局

2.3注意事项


一、buck电路原理

BUCK电路原理:

BUCK电路,又称降压式变换电路,由开关(一般是MOS管),二极管,电感,电容,电阻组成。(电路需要比较高的开关频率,较理想的开关元件就是MOS管)

tps5430手把手教学_https://bianchenghao6.com/blog__第1张

电路的拓扑结构如下图所示,和boost电路也很相像。

电路实现降压的原理类似pwm脉宽调制,但是在输出端对pwm波进行了处理。

我们知道,总电压和输出电压之比等于开关打开和整个周期的时间之比。那么,控制好开关输出的矩形波占空比就能得到等效的输出电压。

但是,实际电路输出电压不可能是矩形波,我们希望理想状态下是恒定的电压,则需要对矩形波进行处理。

考虑在电路工作一段时间后的完全响应(不考虑零状态响应的情况)

开关导通时的回路如下图所示

tps5430手把手教学_https://bianchenghao6.com/blog__第2张前一时刻的电路为开关断开,所以导通时,电路中的电流逐渐增大,此时Vin电源给电容和电感充电,RL输出的电压逐渐增大,二极管反向关断。此时,电感,电容将一部分电能转化为磁能储存起来。由于电感和电容在充电,电路中的电流增大的速度会降低。

开关断开时

tps5430手把手教学_https://bianchenghao6.com/blog__第3张

电路右侧形成回路,此时为零输入状态,电路中的电流总体趋势为下降,由于电感的存在,会阻碍开关断开时电流的减小,并将电感中的能量释放出来。电容正极上方的电位也小于电容正极板电位,所以电容放电,也将电容的能量释放,阻碍电路中电流的减小。

通过开和关的两个回路,电容和电感将导通时的电压“拉低”,关断时的电压“升高”,将原本的矩形波变为如下图所示

tps5430手把手教学_https://bianchenghao6.com/blog__第4张

高频率开关的一个时间周期内,电容电感的充放电的时间效应明显。当一个周期的平均输出电压小于理论电压时,电感电容充电时的电压大,储存的能量更多,输出时的电压则会提高,最后稳定在该占空比对应的理论电压左右。

开关频率很高时,电容电感维持在理论电压值左右,“来不及”充放电。所以输出电压较稳定,但是在理论上电路就会产生纹波,实际buck的电路,纹波确实会相对较大。

二、tps5430芯片介绍

1.芯片引脚图

tps5430手把手教学_https://bianchenghao6.com/blog__第5张

2.芯片引脚说明

名字

引脚

功能概述

BOOT

1

升压电容的高侧FET栅极驱动器。与PH端连接0.01uF低ESR电容

NC

2,3

空闲端

VSENSE

4

反馈电压调节器。连接到输出电压的分压器。

ENA

5

开关控制。低于0.5V停止工作,一般悬空使能。

GND

6

接地端。连接到使用PowerPAD

VIN

7

输入电源电压。旁路到GND管脚VIN端子间用低ESR陶瓷电容器连接。

PH

8

高偏功率MOSFET的源级。连接到外部电感器和二极管。

PowerPAD

9

一般作为GND连接到外露焊盘

3.芯片重要参数

(1)输入电压范围:5.5V~36V

(2)输出电压范围:1.23V~31V

(3)最大输出电流:3A

(4)静态电流:    3mA

三、tps5430参考电路讲解以及PCB布局

1.正压降压(15V转12V)

1.1原理图

原理图参考下图,输入C3尽力靠近芯片输入端口VCC,EN悬空默认为芯片工作状态。C4的电容值必须为0.01uF。输出电压公式(R1 / R2 + 1) * 1.221。

tps5430手把手教学_https://bianchenghao6.com/blog__第6张

1.2器件选择

(1)L1:由于tps5430芯片的峰值电流为3A,选择的电感峰值电流要大于等于3A,选用10uH电感(一般选择饱和电流更大的一体成型电感)。

(2)C3:由于开关波形的存在,电容必须选用有极性的电容才能更好的起到滤波的效果,容值合适即可,不可过大,这样会加重开关电源开启时的电流负担,正压滤波电容耐压值一般需要大于输入电压,最好是2倍。这里选择10uF钽电容来滤波。

(3)D1:开关电源需要整流滤波才能输出直流电压,所以整流二极管的选型也很重要,模块设计时兼容性价比采用了SS34,即为40V反偏电压,3A最大电流,能满足电流设计,有条件的可以使用SS54或者SS56等更大功率的管子,可以提高输出电流的稳定度。

1.3PCB布局

tps5430手把手教学_https://bianchenghao6.com/blog__第7张

注:U2、U3为贴片排针

布局指点:

  1. 输入电容C1与芯片输入电压引脚7(VIN)以及芯片接地引脚形成的回路面积尽可能小。(如图右下角绿色边框内部区域)
  2. 芯片引脚8(PH)应该靠近捕获二极管D1以及电感L1,并尽量减小PCB面积来防止过度电容耦合。二极管D1也应较靠近PH端来最小化输出电流回路面积。(中间紫色边框区域)
  3. 芯片引脚1(BOOT)靠近电容器C2,尽量减小导线轨迹长度。
  4. 铺铜区域和布线避免锐角和直角,便于电压电流传输。
  5. 线宽的大小根据原理图电流大小设计,例3A大概用100mil~120mil、2A大概用60mil~80mil、1A用40mil~60mil。电流回路上线一定要够粗,保证有一定的余量。
  6. 电感下面最好不要铺铜,减小电感开关纹波的电磁效应。

2.正压降负压(15V转-12V)

负电压的器件选择跟正电压一致,这里不再重复。PCB布局要求基本一致,但有些重要点会在下面强调。

2.1原理图

输出电压公式(R1 / R2 + 1) * 1.221。

tps5430手把手教学_https://bianchenghao6.com/blog__第8张

2.2PCB布局

tps5430手把手教学_https://bianchenghao6.com/blog__第9张

注:U2、U3为贴片排针,U4为钽电容(由于当时疏忽导致符号给错doge)

2.3注意事项

(1)负电压的散热焊盘需要接V-,不然芯片会短路。

(2)注意极性电容U4的正负极性方向是与正电压输出中极性电容的方向相反。(接反会导致钽电容直接报废)

(3)尽量保证从电感流出的回路电流靠近输出电压的接口,减小回路。

今天的分享到此就结束了,感谢您的阅读,如果确实帮到您,您可以动动手指转发给其他人。

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