電源轉換芯片TPS5430及其應用

摘要：TPS5430是TI （美國德州儀器公司） 最新推出的一款DC/DC開(kāi)關(guān)電源轉換芯片。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、功能、結構， 并結合實(shí)踐情況對其在地震前兆觀(guān)測儀器中的應用進(jìn)行了介紹。

　　一、引 言

　　地震前兆觀(guān)測儀器是地震前兆觀(guān)測的重要組成部分。只有儀器穩定、工作可靠， 才能為地震前兆分析工作提供連續的原始數據。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(kāi)關(guān)電源轉換芯片。我們對其進(jìn)行了開(kāi)發(fā)， 并將其應用到了TJ - 2型體積式應變儀的數據采集系統。

　　二、TPS5430簡(jiǎn)介

　　1.TPS5430特性

　　TPS5430具有良好的特性， 其各項性能及主要參數如下：

　　高電流輸出：3A （峰值4A）；

　　寬電壓輸入范圍：5.5~36V;

　　高轉換效率：最佳狀況可達95%;

　　寬電壓輸出范圍：最低可以調整降到1.221V;

　　內部補償最小化了外部器件數量；

　　固定500kHz轉換速率；

　　有過(guò)流保護及熱關(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；

　　內部軟啟動(dòng)與其他同類(lèi)型直流開(kāi)關(guān)電源轉換芯片相比， TPS5430的高轉換效率特別值得關(guān)注。

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

圖1　TPS5430芯片的效率- 電流關(guān)系曲線(xiàn)圖

2.功能和結構

　?。?） 管腳說(shuō)明：

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

圖2　TPS5430封裝

　?。?） 內部結構及功能：

　?、倬д瘢∣scillator） 頻率。

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

　?、诨鶞剩≧eference） 電壓。

　　通過(guò)縮放溫度穩定能隙帶電路的輸出范圍， 基準電壓系統產(chǎn)生精確的基準信號。經(jīng)測試， 在允許的溫度范圍內， 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） 內部軟啟動(dòng)。

　　當ENA腳上的電壓超過(guò)極限電壓時(shí)轉換器和內部的軟啟動(dòng)開(kāi)始工作， 低于極限電壓，轉換器停止工作軟啟動(dòng)開(kāi)始復位。ENA腳接地或電壓小于015V時(shí)轉換器停止工作。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(mén)電壓。

　?、?VSENSE （外部反饋） and Internal Compensation （內部補償） .

　　輸出電壓通過(guò)外部電阻分壓被反饋到VSENSE腳。在穩定狀態(tài)下， VSENSE腳的電壓等于電壓參考值1.221V.TPS5430擁有內部補償電路， 簡(jiǎn)化了芯片設計。

　?、?Voltage Feed Forward （電壓正反饋） .

　　內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)化了穩定性分析， 改進(jìn)了瞬態(tài)響應。TPS5430的正反饋增益典型值為25.

　?、?Pulse - W idth - Modulation Control （脈寬控制） .

　　轉換器采取固定頻率控制方式。

　?、?Overcurrent Protection （過(guò)流保護） .

　　過(guò)流保護電路使得電流超過(guò)極限值時(shí)， 內部的過(guò)流指示器設置為真， 過(guò)流保護被觸發(fā)。

　?、?Thermal Shutdown （熱關(guān)斷） .

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