電源轉(zhuǎn)換芯片TPS5430及其應(yīng)用

摘要：TPS5430是TI （美國德州儀器公司） 最新推出的一款DC/DC開關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片。其優(yōu)越的性能使得它剛剛上市就受到廣泛關(guān)注。本文描述了該芯片的特征、參數(shù)、功能、結(jié)構(gòu)， 并結(jié)合實(shí)踐情況對其在地震前兆觀測儀器中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹。

　　一、引 言

　　地震前兆觀測儀器是地震前兆觀測的重要組成部分。只有儀器穩(wěn)定、工作可靠， 才能為地震前兆分析工作提供連續(xù)的原始數(shù)據(jù)。不斷的挖掘和采用高性能的元器件替換相對性能低的、舊的元器件是改善儀器性能的一條途徑。

　　TPS5430是TI公司最新推出的一款性能優(yōu)越的DC /DC開關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片。我們對其進(jìn)行了開發(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)。

　　二、TPS5430簡介

　　1.TPS5430特性

　　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；

　　有過流保護(hù)及熱關(guān)斷功能；

　　具有開關(guān)使能腳， 關(guān)狀態(tài)僅有17uA靜止電流；

　　內(nèi)部軟啟動與其他同類型直流開關(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。

　　圖1為在12V輸入電壓、5V輸出電壓時(shí)TPS5430轉(zhuǎn)換效率與輸出電流的關(guān)系曲線圖。

圖1　TPS5430芯片的效率- 電流關(guān)系曲線圖

2.功能和結(jié)構(gòu)

　?。?） 管腳說明：

　　TPS5430采取8腳SO IC PowerPADTM封裝， 形式如圖2。

圖2　TPS5430封裝

　?。?） 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能：

　?、倬д瘢∣scillator） 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。經(jīng)測試， 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。

　　當(dāng)ENA腳上的電壓超過極限電壓時(shí)轉(zhuǎn)換器和內(nèi)部的軟啟動開始工作， 低于極限電壓，轉(zhuǎn)換器停止工作軟啟動開始復(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。

　　④ UVLO （欠壓鎖定） .

　　TPS5430帶有UVLO電路。無論在上電或掉電過程中， 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.

　?、?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 （過流保護(hù)） .

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

　?、?Thermal Shutdown （熱關(guān)斷） .

　　接點(diǎn)溫度超過了溫度關(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。