tps5430芯片封裝及應(yīng)用電路

　　TPS5430是TI公司最新推出的一款性能優(yōu)越的DC /DC開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片。我們對(duì)其進(jìn)行了開(kāi)發(fā)， 并將其應(yīng)用到了TJ - 2型體積式應(yīng)變儀的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

　　TPS5430具有良好的特性， 其各項(xiàng)性能及主要參數(shù)如下：

　　高電流輸出：3A （峰值4A）；寬電壓輸入范圍：5.5~36V;高轉(zhuǎn)換效率：最佳狀況可達(dá)95%;寬電壓輸出范圍：最低可以調(diào)整降到1.221V;內(nèi)部補(bǔ)償最小化了外部器件數(shù)量；固定500kHz轉(zhuǎn)換速率；有過(guò)流保護(hù)及熱關(guān)斷功能；具有開(kāi)關(guān)使能腳， 關(guān)狀態(tài)僅有17uA靜止電流；內(nèi)部軟啟動(dòng)與其他同類型直流開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片相比， TPS5430的高轉(zhuǎn)換效率特別值得關(guān)注。

　　tps5430芯片封裝

　　TPS5430采取8腳SO IC PowerPADTM封裝，形式如下圖。

　　TPS5430封裝

　　內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能：

　　①晶振（Oscillator）頻率。固定500kHz轉(zhuǎn)換速率，使得在同樣的輸出波紋要求下產(chǎn)生更小的輸出電感。

　?、诨鶞?zhǔn)（Reference）電壓。通過(guò)縮放溫度穩(wěn)定能隙帶電路的輸出范圍，基準(zhǔn)電壓系統(tǒng)產(chǎn)生精確的基準(zhǔn)信號(hào)。經(jīng)測(cè)試，在允許的溫度范圍內(nèi)，1.221V電壓輸出時(shí)能隙帶和縮放電路保持平衡。

　?、?ENA（使能腳）和（ Slow Start）內(nèi)部軟啟動(dòng)。當(dāng)ENA腳上的電壓超過(guò)極限電壓時(shí)轉(zhuǎn)換器和內(nèi)部的軟啟動(dòng)開(kāi)始工作， 低于極限電壓，轉(zhuǎn)換器停止工作軟啟動(dòng)開(kāi)始復(fù)位。ENA腳接地或電壓小于015V時(shí)轉(zhuǎn)換器停止工作。ENA腳可以懸空。

　?、?UVLO （欠壓鎖定）。TPS5430帶有UVLO電路。無(wú)論在上電或掉電過(guò)程中，只要V IN（輸入電壓）低于極限電壓，轉(zhuǎn)換芯片不工作。UVLO比較器的典型遲滯值為330mV.

　?、?Boost CaPACitor （啟動(dòng)電容）。在BOOT腳和PH腳間連接0.01μF的陶瓷電容，為MOSFET的高端提供門電壓。

　?、?VSENSE（外部反饋）and Internal Compensation（內(nèi)部補(bǔ)償）。輸出電壓通過(guò)外部電阻分壓被反饋到VSENSE腳。在穩(wěn)定狀態(tài)下， VSENSE腳的電壓等于電壓參考值1.221V.TPS5430擁有內(nèi)部補(bǔ)償電路， 簡(jiǎn)化了芯片設(shè)計(jì)。

　?、?Voltage Feed Forward （電壓正反饋）。內(nèi)部的電壓正反饋保證了無(wú)論輸入電壓如何變化電源芯片都有一個(gè)恒定的增益。這大大簡(jiǎn)化了穩(wěn)定性分析， 改進(jìn)了瞬態(tài)響應(yīng)。TPS5430的正反饋增益典型值為25.

　　⑧ Pulse - W idth - Modulation Control（脈寬控制）。轉(zhuǎn)換器采取固定頻率控制方式。

　?、?Overcurrent Protection （過(guò)流保護(hù)）。過(guò)流保護(hù)電路使得電流超過(guò)極限值時(shí)，內(nèi)部的過(guò)流指示器設(shè)置為真，過(guò)流保護(hù)被觸發(fā)。

　?、?Thermal Shutdown （熱關(guān)斷）。接點(diǎn)溫度超過(guò)了溫度關(guān)斷點(diǎn)，電壓參數(shù)被置為地，高端MOSFET關(guān)斷。受軟啟動(dòng)電路的控制， 當(dāng)接點(diǎn)溫度降到比溫度關(guān)斷點(diǎn)低14℃時(shí)，芯片重新啟動(dòng)。

　　tps5430芯片應(yīng)用電路

　　在對(duì)TJ - 2型體積式應(yīng)變儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的供電電源設(shè)計(jì)過(guò)程中， 首先要根據(jù)工作要求確定設(shè)計(jì)參數(shù)， 然后根據(jù)參數(shù)設(shè)計(jì)電路和選擇外圍元器件。

　?。?） 設(shè)計(jì)參數(shù)要求輸入電壓范圍： 10.8~19.8V;輸出電壓： 5V;輸入波紋電壓： 300mV;輸出波紋電壓： 30mV;輸出額定電流： 3A.

　　（2） 應(yīng)用電路本系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)選用TPS5430的經(jīng)典電路， 如圖。

　 1018~1918V輸入轉(zhuǎn)5V輸出電壓應(yīng)用電路圖

　?。?） 元件的選擇

　?、佥斎腚娙荨PS5430需要一個(gè)稍大些的退耦電容。這里推薦10μF（C 1）的高性能陶瓷電容。也可以選擇小一點(diǎn)的電容，但要滿足輸入電壓和額定電流波紋要求。

　?、谳敵?a href="http://www.ttokpm.com/tags/濾波器/" target="_blank">濾波器件。輸出濾波器件， 即L 1、C 2.TPS5430具有內(nèi)部補(bǔ)償電路。輸出電感與最大輸出電流有關(guān)， 這里選擇15μH電感。輸出電容是影響額定電壓、額定波紋電流和等價(jià)阻抗（ ESR） 的重要設(shè)計(jì)因素。此應(yīng)用中選擇220μF輸出電容， 此時(shí)電路中產(chǎn)生的RMS波紋電流為143mA， 需要最大的ESR為40MΩ。

　?、圯敵鲭妷涸O(shè)置。輸出電壓由VSENSE腳的電阻（R 1、R 2 ） 決定。如果輸出電壓5.0V， 參考電壓1.221V， R1為10kΩ， 則確定R2為3.24kΩ。

　?、?BOOT （啟動(dòng)） 電容。BOOT電容C 2選擇0.01μF.

　　⑤捕獲二極管。TPS5430需要外部捕獲二極管， 選擇B340A， 它的反向電壓為40V， 正向電流3A， 正向電壓0.5V.

　　2.電路板設(shè)計(jì)TI公司推薦了TPS5430的10.8~19.8V輸入轉(zhuǎn)5V輸出電壓電路板布線和元器件放置方式圖， 如圖。TPS5430的電路板設(shè)計(jì)過(guò)程中要遵循一般電源轉(zhuǎn)換芯片電路的設(shè)計(jì)原則， 以達(dá)到預(yù)期效果。另外還有兩點(diǎn)需要注意：

　?、?PowerPAD要求與地相連， 可在芯片正下方放置焊盤(pán)， 并打過(guò)孔， 以方便正確馬愛(ài)虹等： 電源轉(zhuǎn)換芯片TPS5430及其應(yīng)用焊接。

　?、趯?duì)ENA腳沒(méi)有特殊要求時(shí)可懸空， 也可預(yù)留出信號(hào)過(guò)孔。

　　電路板設(shè)計(jì)圖