στο 2024/08/28 357

Ένας περιεκτικός οδηγός για τη διαμόρφωση και τη χρήση του ρυθμιστή μεταγωγής TPS5450DDAR

Κατάλογος

Ο TPS5450DDAR είναι ένα chip με υψηλής απόδοσης ρυθμιστή μεταγωγής που κατασκευάζεται από το Texas Instruments.Με το υψηλό ρεύμα εξόδου, την υψηλή απόδοση και τις ενσωματωμένες λειτουργίες προστασίας, χρησιμοποιείται ευρέως σε συστήματα ισχύος διαφόρων βιομηχανικών και καταναλωτικών ηλεκτρονικού εξοπλισμού.Ο εύχρηστος σχεδιασμός του επιτρέπει στους μηχανικούς να αναπτύξουν γρήγορα λύσεις ισχύος υψηλής απόδοσης.Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε ορισμένα βασικά σημεία που σχετίζονται με το TPS5450DDAR, συμπεριλαμβανομένων των προδιαγραφών, των χαρακτηριστικών, της διάταξης και των εφαρμογών, ώστε να έχετε μια σε βάθος κατανόηση αυτής της συσκευής.Λοιπόν, ας ξεκινήσουμε!

Επισκόπηση του TPS5450DDAR

Το TPS5450DDAR είναι ένας μετατροπέας PWM ρεύματος υψηλού ρεύματος που ενσωματώνει ένα MOSFET χαμηλής αντίστασης, υψηλής πλευράς Ν-καναλιού.Έχει ενισχυτή σφάλματος τάσης υψηλής απόδοσης που παρέχει ακρίβεια ρύθμισης σφιχτής τάσης υπό παροδικές συνθήκες.Επιπλέον, διαθέτει επίσης ένα κύκλωμα κλειδώματος υποεκποστάστασης για να αποφευχθεί η εκκίνηση όταν η τάση εισόδου δεν φθάνει στο 5,5V.Ένα εσωτερικό κύκλωμα αργής εκκίνησης χρησιμοποιείται για τον περιορισμό του ρεύματος εισόδου, ενώ ένα κύκλωμα τροφοδοσίας τάσης χρησιμοποιείται για τη βελτίωση της μεταβατικής απόκρισης.Χρησιμοποιώντας τον PIN ENA, το ρεύμα μπορεί να μειωθεί σε τυπικά 18μa όταν η ισχύς είναι απενεργοποιημένη.Για να μειωθεί η πολυπλοκότητα του σχεδιασμού και να μειωθεί ο αριθμός των εξωτερικών εξαρτημάτων, ο βρόχος ανάδρασης του TPS5450DDAR αντισταθμίζεται εσωτερικά.

Εναλλακτικές λύσεις και ισοδύναμα:

• TPS5450DDA

• TPS5450QDDARQ1

• TPS5450DDARG4

Τεχνικές παράμετροι του TPS5450DDAR

• Το TPS5450DDAR ανήκει στην κατηγορία των ρυθμιστών τάσης μεταγωγής.

• Το ρεύμα του είναι 18UA.

• Η τοπολογία του είναι Buck.

• Ο ρυθμιστής μεταγωγής του έχει συχνότητα 500 kHz.

• Αυτός ο μετατροπέας είναι 90 (τύπος) τοις εκατό αποτελεσματικό.

• Η μέθοδος εγκατάστασης είναι SMD ή SMT.

• Το TPS5450DDAR διαθέτει οκτώ καρφίτσες και μία διασύνδεση εξόδου.

• Ο μετατροπέας έχει ένα ρεύμα εξόδου μέχρι 5A και ένα ρεύμα κορυφής μέχρι 6A.

• Το μήκος του TPS5450DDAR είναι 5 mm, το πλάτος είναι 4 mm και το ύψος είναι 1,55 mm.

• Ο μετατροπέας έχει ελάχιστη θερμοκρασία λειτουργίας των -40 ° C και μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας 125 ° C.

• Ο μετατροπέας έχει σχεδιαστεί με εύρος εισόδου ευρείας τάσης και μπορεί να λειτουργήσει εντός ενός εύρους τάσης εισόδου 5,5V έως 36V.

• Ο μετατροπέας θα αποσταλεί σε συσκευασία SO-PowerPAD-8 και συσκευασίας ταινιών και καροτσάκια για γρήγορη εγκατάσταση και ασφαλή παράδοση.

Απλοποιημένο σχήμα του TPS5450DDAR

Χαρακτηριστικά και πλεονεκτήματα του TPS5450DDAR

Το τσιπ έχει μια λειτουργία ρύθμισης τάσης εξόδου υψηλής ακρίβειας.Η τάση εξόδου μπορεί να ρυθμιστεί μέσω ενός εξωτερικού αντιστάτη με ακρίβεια έως και ± 1 %.Σε κανονική λειτουργία εργασίας, η συχνότητα μεταγωγής φτάνει τα 500kHz.Επιπλέον, το τσιπ ενσωματώνει επίσης μια ποικιλία λειτουργιών προστασίας, συμπεριλαμβανομένης της προστασίας χαμηλής τάσης εισόδου, της προστασίας υπερθέρμανσης, της προστασίας κάτω των τάσης παραγωγής και της προστασίας βραχυκυκλώματος.Ταυτόχρονα, το τσιπ συμμορφώνεται με τα πρότυπα της βιομηχανίας και έχει ευρύ φάσμα λειτουργίας θερμοκρασίας (-40 ° C έως +125 ° C) και περιοχή τάσης εισόδου (5,5V έως 36V).Αξίζει να σημειωθεί ότι το TPS5450DDAR συμμορφώνεται επίσης με περιβαλλοντικές οδηγίες όπως η εμβέλεια, η ROHS και η WEEEE.Εκτός από την υπερηφάνεια στις ηλεκτρικές επιδόσεις και την περιβαλλοντική φιλικότητα, το TPS5450DDAR προσφέρει πολλά άλλα χαρακτηριστικά.Μεταξύ αυτών είναι:

Θερμική διαχείριση: Το TPS5450DDAR έχει μια ποικιλία ενσωματωμένων μέτρων προστασίας θερμικής διαχείρισης, συμπεριλαμβανομένης της προστασίας υπερθέρμανσης, της προστασίας υπερφόρτωσης κ.λπ., τα οποία μπορούν να εξασφαλίσουν την ασφάλεια και τη σταθερότητα του συστήματος.

Ρυθμιζόμενη τάση εξόδου: Η τάση εξόδου του TPS5450DDAR μπορεί να ρυθμιστεί μέσω εξωτερικών αντιστάσεων για να προσαρμοστεί στις ανάγκες των διαφόρων σεναρίων εφαρμογής.

Ευρεία περιοχή τάσης εισόδου: Η περιοχή τάσης εισόδου του TPS5450DDAR είναι 5.5V έως 36V, το οποίο μπορεί να καλύψει τις ανάγκες διαφόρων σεναρίων εφαρμογής.

Υψηλή ενσωμάτωση: Το TPS5450DDAR ενσωματώνει διάφορα κυκλώματα προστασίας και ελέγχου, όπως το MOSFET Power, το κύκλωμα προστασίας αντίστροφης τάσης και το κύκλωμα περιορισμού του ρεύματος εξόδου, το οποίο μπορεί να μειώσει τον αριθμό των εξωτερικών εξαρτημάτων και του κόστους του συστήματος.

Υψηλό ρεύμα εξόδου: Το TPS5450DDAR μπορεί να παράσχει ένα ρεύμα εξόδου έως και 5A (ρεύμα κορυφής 6A), το οποίο μπορεί να πληροί σενάρια εφαρμογής με απαιτήσεις υψηλής ισχύος.

Υψηλή απόδοση: Το TPS5450DDAR υιοθετεί την τεχνολογία SWIFT ™ (Switcher με ενσωματωμένη τεχνολογία FET), η οποία μπορεί να παρέχει απόδοση μετατροπής έως και 90 %, μειώνοντας έτσι τα ενεργειακά απόβλητα και την απώλεια θερμότητας.

Τεχνολογία SWIFT ™: Το TPS5450DDAR υιοθετεί την τεχνολογία Texas Instruments "SWIFT ™ (Step-Down Switching regulator Technology).Αυτή η τεχνολογία ενσωματώνει τον ελεγκτή και τα MOSFET υψηλής πλευράς και χαμηλής πλευράς σε ένα ενιαίο τσιπ, βελτιώνοντας σημαντικά την αποτελεσματικότητα και τη μείωση του κόστους.Επιπλέον, αυτή η τεχνολογία βοηθά τους σχεδιαστές να απλοποιήσουν τη διάταξη του κυκλώματος, βελτιώνοντας έτσι την αξιοπιστία του συστήματος και τη συνολική απόδοση.

Πώς να διαμορφώσετε τη λειτουργία μαλακής εκκίνησης του TPS5450DDAR;

Ο κύριος σκοπός της λειτουργίας μαλακής εκκίνησης είναι να εμποδίσει την τάση εξόδου να παράγει υπερβολικό ρεύμα εισροής κατά την εκκίνηση.Όταν η παροχή ρεύματος είναι ενεργοποιημένη, η τάση εξόδου θα αυξηθεί γρήγορα και χωρίς τον κατάλληλο έλεγχο, αυτό μπορεί να προκαλέσει υπερβολικό ρεύμα στο κύκλωμα, καταστρέφοντας έτσι τα εξαρτήματα στο κύκλωμα ή προκαλούν άλλες δυσμενείς επιπτώσεις.Μέσω της λειτουργίας soft-start, το TPS5450DDAR μπορεί σταδιακά να αυξήσει την τάση εξόδου κατά την εκκίνηση, περιορίζοντας έτσι τον ρυθμό αύξησης του ρεύματος.Αυτό βοηθά στην προστασία των εξαρτημάτων στο κύκλωμα και εξασφαλίζει τη σταθερή εκκίνηση του τροφοδοτικού.Τα παρακάτω είναι τα γενικά βήματα για τη διαμόρφωση της λειτουργίας Soft-Start TPS5450DDAR:

Προσδιορίστε τον χρόνο εκκίνησης: Πρώτον, καθορίστε πόσο καιρό θέλουμε η τάση εξόδου να σταθεροποιηθεί από χαμηλό σε υψηλό.Αυτό θα καθορίσει τη σταθερά χρόνου για μαλακή εκκίνηση.

Συνδέστε τους ακροδέκτες SS/TR: Συνδέουμε τις ακίδες SS/TR με την απαιτούμενη πηγή ισχύος ή τάσης.Εάν θέλουμε να ενεργοποιήσουμε τη λειτουργία soft-start, πρέπει να συνδέσουμε τον PIN SS/TR σε μια εξωτερική πηγή τάσης.Εάν θέλουμε γρήγορη εκκίνηση χωρίς μαλακή εκκίνηση, πρέπει να συνδέσουμε το SS/TR PIN στη γη (GND).

Ρυθμίστε τον μαλακό χρόνο έναρξης: Σύμφωνα με τις ανάγκες, ο μαλακός χρόνος έναρξης μπορεί να ελεγχθεί ρυθμίζοντας την έξοδο της πηγής εξωτερικής τάσης.Η υψηλότερη τάση θα οδηγήσει σε ταχύτερη εκκίνηση, ενώ η χαμηλότερη τάση θα επεκτείνει το χρόνο εκκίνησης.Κατά την προσαρμογή, βεβαιωθείτε ότι η καθορισμένη τιμή είναι εντός του επιτρεπόμενου εύρους για να αποφύγετε πιθανά περιττά προβλήματα.

Επαληθεύστε τη συνάρτηση: Συνδέστε το TPS5450DDAR με την τροφοδοσία και τη φόρτωση εισόδου και παρατηρήστε τη διαδικασία εκκίνησης της τάσης εξόδου.Εάν όλα λειτουργούν σωστά, η τάση εξόδου θα πρέπει αργά να ανέλθει σε σταθερή κατάσταση σύμφωνα με τον διαμορφωμένο χρονικό διάστημα μας.

Εφαρμογές σκυροδέματος του TPS5450DDAR

• Φορτιστής μπαταρίας

• Προσαρμογέας τροφοδοσίας

• Ρυθμιστές υψηλής πυκνότητας σημείου φορτίου

• Συστήματα κατανομής 12V και 24V

• Οθόνες LCD, οθόνες πλάσματος

Διάταξη του TPS5450DDAR

Οδηγίες διάταξης

Συνδέστε έναν πυκνωτή κεραμικής παράκαμψης χαμηλού ESR στον ακροδέκτη VIN.Προσέξτε για να ελαχιστοποιήσετε την περιοχή βρόχου που σχηματίζεται από τις συνδέσεις του πυκνωτή παράκαμψης, τον ακροδέκτη VIN και τον πείρο γείωσης TPS5450DDAR.Ο καλύτερος τρόπος για να γίνει αυτό είναι να επεκταθεί η περιοχή επάνω πλευρά από κάτω από τη συσκευή δίπλα στο ίχνος VIN και να τοποθετήσετε τον πυκνωτή παράκαμψης όσο το δυνατόν πιο κοντά στον ακροδέκτη VIN.Η ελάχιστη συνιστώμενη χωρητικότητα παράκαμψης είναι κεραμικό 4,7 μΡ με διηλεκτρικό X5R ή X7R.

Θα πρέπει να υπάρχει μια περιοχή εδάφους στο επάνω στρώμα ακριβώς κάτω από το IC, με μια εκτεθειμένη περιοχή για σύνδεση με το PowerPad.Χρησιμοποιήστε VIAS για να συνδέσετε αυτήν την περιοχή εδάφους σε οποιαδήποτε εσωτερικά επίπεδα εδάφους.Χρησιμοποιήστε πρόσθετες δομές στο έδαφος των πυκνωτών φίλτρων εισόδου και εξόδου.Ο ακροδέκτης GND θα πρέπει να συνδέεται με το έδαφος PCB συνδέοντάς τον με την περιοχή του εδάφους κάτω από τη συσκευή όπως φαίνεται παρακάτω.

Ο ακροδέκτης pH θα πρέπει να δρομολογείται στον επαγωγέα εξόδου, στη δίοδο αλίευσης και στον πυκνωτή εκκίνησης.Δεδομένου ότι η σύνδεση PH είναι ο κόμβος μεταγωγής, ο επαγωγέας θα πρέπει να βρίσκεται πολύ κοντά στον ακροδέκτη pH και στην περιοχή του αγωγού PCB που ελαχιστοποιείται για να αποφευχθεί η υπερβολική χωρητική σύζευξη.Η δίοδος αλίευσης θα πρέπει επίσης να τοποθετηθεί κοντά στη συσκευή για να ελαχιστοποιηθεί η περιοχή βρόχου ρεύματος εξόδου.Συνδέστε τον πυκνωτή εκκίνησης μεταξύ του κόμβου φάσης και του πείρου εκκίνησης όπως φαίνεται.Κρατήστε τον πυκνωτή εκκίνησης κοντά στο IC και ελαχιστοποιήστε τα μήκη ιχνών του αγωγού.Οι τοποθετήσεις και οι συνδέσεις των εξαρτημάτων που εμφανίζονται λειτουργούν καλά, αλλά άλλες διαδρομές σύνδεσης μπορεί επίσης να είναι αποτελεσματικές.

Συνδέστε τον πυκνωτή φίλτρου εξόδου όπως φαίνεται μεταξύ του Vout Trace και του GND.Είναι σημαντικό να διατηρηθεί ο βρόχος που σχηματίζεται από το PH PIN, το LOUT, το COUT και το GND τόσο μικρό όσο είναι πρακτικό.

Συνδέστε το ίχνος VOUT στον Pin VSense χρησιμοποιώντας το δίκτυο διαχωριστικών αντίστασης για να ρυθμίσετε την τάση εξόδου.Μην δρομολογήσετε αυτό το ίχνος πολύ κοντά στο ίχνος pH.Λόγω του μεγέθους του πακέτου IC και του pin-out της συσκευής, το ίχνος μπορεί να χρειαστεί να δρομολογηθεί κάτω από τον πυκνωτή εξόδου.Εναλλακτικά, η δρομολόγηση μπορεί να γίνει σε ένα εναλλακτικό στρώμα εάν δεν είναι επιθυμητό ένα ίχνος κάτω από τον πυκνωτή εξόδου.

Εάν χρησιμοποιείτε το σχήμα γείωσης που εμφανίζεται στο παρακάτω σχήμα, χρησιμοποιήστε μια σύνδεση μέσω μιας διαφορετικής στρώσης για να δρομολογήσετε τον ακροδέκτη ENA.

Παράδειγμα διάταξης

8. Πώς να χρησιμοποιήσετε το TPS5450DDAR;

Όταν χρησιμοποιούμε το TPS5450DDAR, θα πρέπει να δώσουμε προσοχή στα ακόλουθα θέματα:

Ρύθμιση και απάντηση γραμμής

Η λογική προσαρμογή της γραμμής του TPS5450DDAR είναι ένα σημαντικό μέσο για τη βελτίωση της ταχύτητας απόκρισης και της σταθερότητας του συστήματος τροφοδοσίας.Ρυθμίζοντας τις παραμέτρους των κρίσιμων συστατικών στο κύκλωμα, μπορεί να πραγματοποιηθεί ακριβής έλεγχος της τάσης εξόδου και του ρεύματος, βελτιώνοντας έτσι τη δυναμική απόκριση του συστήματος.

Χρήση ενσωματωμένης χρήσης λειτουργίας προστασίας

Το TPS5450DDAR ενσωματωμένη προστασία υπερθέρμανσης και υπερέντασης μπορεί να προστατεύσει αποτελεσματικά τη συσκευή από ζημιές.Στη διαδικασία χρήσης, θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε πλήρως αυτές τις ενσωματωμένες λειτουργίες προστασίας για να διασφαλίσουμε ότι ο εξοπλισμός σε μη φυσιολογικές συνθήκες μπορεί να αποσυνδεθεί από την τροφοδοσία ρεύματος εγκαίρως για να αποφευχθεί περαιτέρω ζημιές.

Εύρος θερμοκρασίας και κόμβος λειτουργίας

Στη διαδικασία χρήσης του TPS5450DDAR, θα πρέπει να δώσουμε προσοχή στην αλλαγή θερμοκρασίας της συσκευής, να αποφύγουμε να εργάζονται για μεγάλο χρονικό διάστημα σε περιβάλλον υψηλής ή χαμηλής θερμοκρασίας, έτσι ώστε να αποφευχθεί η βλάβη στη συσκευή ή στην υποβάθμιση της απόδοσης.

Ρύθμιση συχνότητας μεταγωγής

Η συχνότητα μεταγωγής του TPS5450DDAR έχει ορισμένο αντίκτυπο στην απόδοση του συστήματος τροφοδοσίας.Η ρύθμιση της συχνότητας μεταγωγής, όπως απαιτείται, μπορεί να βελτιστοποιήσει την ταχύτητα απόκρισης και τη σταθερότητα του συστήματος.Σε πρακτικές εφαρμογές, θα πρέπει να επιλέξουμε την κατάλληλη συχνότητα μεταγωγής σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά του φορτίου και των απαιτήσεων του συστήματος.

Ρύθμιση εύρους τάσης εισόδου

Η εξασφάλιση ότι η τάση εισόδου του TPS5450DDAR βρίσκεται εντός του καθορισμένου εύρους μπορεί να αποφύγει αποτελεσματικά τη βλάβη του εξοπλισμού ή την υποβάθμιση της απόδοσης που προκαλείται από υπερβολικά υψηλή ή πολύ χαμηλή τάση.Κατά το σχεδιασμό του κυκλώματος, θα πρέπει να εξετάσουμε την πιθανή διακύμανση της τάσης στην πραγματική εφαρμογή και να επιλέξουμε ανάλογα το κατάλληλο εύρος τάσης εισόδου.

Πακέτο και θερμικές εκτιμήσεις

Το πακέτο TPS5450DDAR και ο θερμικός σχεδιασμός έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση και τη σταθερότητά του.Στην επιλογή συσκευασίας, θα πρέπει να λάβουμε υπόψη τις απαιτήσεις λειτουργικού περιβάλλοντος και θερμοκρασίας της συσκευής και να επιλέξουμε τον κατάλληλο τύπο πακέτου.Ταυτόχρονα, ο λογικός σχεδιασμός διασποράς θερμότητας είναι επίσης το κλειδί για την εξασφάλιση της σταθερής λειτουργίας της συσκευής.Στην πρακτική εφαρμογή, μπορούμε να βελτιστοποιήσουμε την επίδραση της διάχυσης της θερμότητας αυξάνοντας την ψύξη και τη βελτίωση του εξαερισμού.

Συχνές ερωτήσεις [FAQ]

1. Ποιο είναι το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας του TPS5450DDAR;

Η θερμοκρασία λειτουργίας του TPS5450DDAR κυμαίνεται από -40 ° C έως 125 ° C.

2. Ποιες εφαρμογές είναι κατάλληλες για το TPS5450DDAR;

Είναι κατάλληλο για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, όπως βιομηχανικές, αυτοκινητοβιομηχανίες και τηλεπικοινωνίες.

3. Ποια είναι η αντικατάσταση και το ισοδύναμο του TPS5450DDAR;

Μπορείτε να αντικαταστήσετε το TPS5450DDAR με TPS5450DDA, TPS5450QDDARQ1 ή TPS5450DDARG4.

4. Ποιες λειτουργίες προσφέρει η προστασία TPS5450DDAR για προστασία;

Προσφέρει χαρακτηριστικά προστασίας, συμπεριλαμβανομένης της προστασίας υπερέντασης, της θερμικής διακοπής λειτουργίας και του κλειδώματος υποβιβασμού.