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開關電源轉換芯片。其優(yōu)越的性能使得它剛剛上市就受到廣泛關注。本文描述了該芯片的特征、參數(shù)、功能、結構， 并結合實踐情況對其在地震前兆觀測儀器中的應用進行了介紹。

　　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開關電源轉換芯片。我們對其進行了開發(fā)， 并將其應用到了TJ - 2型體積式應變儀的數(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(nèi)部補償最小化了外部器件數(shù)量；

　　固定500kHz轉換速率；

　　有過流保護及熱關斷功能；

　　具有開關使能腳， 關狀態(tài)僅有17uA靜止電流；

　　內(nèi)部軟啟動與其他同類型直流開關電源轉換芯片相比， TPS5430的高轉換效率特別值得關注。

　　圖1為在12V輸入電壓、5V輸出電壓時TPS5430轉換效率與輸出電流的關系曲線圖。

圖1　TPS5430芯片的效率- 電流關系曲線圖

2.功能和結構

　　（1） 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)部結構及功能：

　　①晶振（Oscillator） 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。

　　通過縮放溫度穩(wěn)定能隙帶電路的輸出范圍， 基準電壓系統(tǒng)產(chǎn)生精確的基準信號。經(jīng)測試， 在允許的溫度范圍內(nèi)， 1.221V電壓輸出時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ENA腳上的電壓超過極限電壓時轉換器和內(nèi)部的軟啟動開始工作， 低于極限電壓，轉換器停止工作軟啟動開始復位。ENA腳接地或電壓小于015V時轉換器停止工作。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。

　　⑥ VSENSE （外部反饋） and Internal Compensation （內(nèi)部補償） .

　　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)部補償電路， 簡化了芯片設計。

　?、?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恒定的增益。這大大簡化了穩(wěn)定性分析， 改進了瞬態(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 （過流保護） .

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

　?、?Thermal Shutdown （熱關斷） .

　　接點溫度超過了溫度關斷點， 電壓參數(shù)被置為地， 高端MOSFET關斷。受軟啟動電路的控制， 當接點溫度降到比溫度關斷點低14℃時， 芯片重新啟動。