DC/DC 降壓穩壓器產品應用領域主要在高效率降壓調節器,單片開關電壓調節器,正、負電壓轉換器,電信系統,汽車系統,電池管理數字設備。移動硬盤、LCD 顯示器、POS 機、網絡交換設備、電機供電設備、車載電子產品、稅控機、LCD 電壓調節器、LCM 、汽車充電器、液晶電視、機頂盒、工業和汽車音頻電源、大功率 LED 電源和 12V/24V 分布式電源等。從應用領域看,電源管理器件市場的焦點仍集中在便攜式設備、計算機、通信和網絡設備應用等領域,同時工業設備對電源管理器件的需求也呈上升趨勢。電子發燒友網挑選了幾款3A輸出電流,電壓可調節DC/DC 降壓穩壓器產品作為對比,供廣大工程師參考和認識。在這里我們將以TPS5430DDA和LM2576?ADJ為例來向大家介紹。
TPS5430DDA 3A寬輸入范圍降壓轉換器
TPS5430DDA是SWIFT?DC / DC穩壓器家族的一員,TPS5430是一個高輸出電流PWM轉換器,集成了一個低阻抗高側N通道MOSFET。
在基板上所列出的功能包括一個高性能的電壓誤差放大器,實現了在瞬態條件下嚴格的電壓調節精度,欠壓鎖定電路,以防止啟動直到輸入電壓達到5.5 V內部設置慢啟動電路,限制浪涌電流和電壓前饋電路,以改善系統的暫態響應。使用ENA引腳,降低到關斷電源電流典型值為18μA。其他功能還包括過流限制,過壓保護和熱關斷。為了降低設計的復雜性和外部元件的數量,TPS5430/TPS5431反饋回路是內部補償。TPS5430/TPS5431使用的8引腳SOIC PowerPAD?封裝。
特性
寬輸入電壓范圍:
TPS5430:5.5 V至36 V
TPS5431:5.5 V至23 V
3-A的連續輸出電流(4-A峰值)
效率高達95%啟用110-M 集成的MOSFET開關
寬輸出電壓范圍:1.5%的初始精度可調低至1.22 V
內部補償最大限度地減少外部元件數
固定500 kHz的開關頻率小的過濾器尺寸
改進線路調整率和瞬態響應輸入電壓前饋
過流限制,過壓保護和熱關斷保護系統
-40°C至125°C工作結溫范圍
小型耐熱增強型8引腳SOIC PowerPad封裝
內部結構及功能:
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生更小的輸出電感。
②基準(Reference) 電壓。
通過縮放溫度穩定能隙帶電路的輸出范圍, 基準電壓系統產生精確的基準信號。經測試, 在允許的溫度范圍內, 1.221V電壓輸出時能隙帶和縮放電路保持平衡。
③ ENA (使能腳) 和( Slow Start) 內部軟啟動。
當ENA腳上的電壓超過極限電壓時轉換器和內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.
⑤ 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 (內部補償) 。
輸出電壓通過外部電阻分壓被反饋到VSENSE腳。在穩定狀態下, VSENSE腳的電壓等于電壓參考值1.221V.TPS5430擁有內部補償電路, 簡化了芯片設計。
⑦ Voltage Feed Forward (電壓正反饋) 。
內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。這大大簡化了穩定性分析, 改進了瞬態響應。TPS5430的正反饋增益典型值為25.
⑧ Pulse - W idth - Modulation Control (脈寬控制) 。
轉換器采取固定頻率控制方式。
⑨ Overcurrent Protection (過流保護) 。
過流保護電路使得電流超過極限值時, 內部的過流指示器設置為真, 過流保護被觸發。
⑩ Thermal Shutdown (熱關斷) 。
接點溫度超過了溫度關斷點, 電壓參數被置為地, 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。
應用
消費電子:機頂盒,DVD,液晶顯示器
工業和汽車音響電源
電池充電器,大功率LED電源
12-V/24-V分布式電源系統
引腳圖
PCB Layout 設計
LM2576?ADJ降壓式開關穩壓器
LM2576-ADJ 美國NS 公司生產的單片降壓式開關穩壓器,由振蕩器、取樣放大器、比較器、PWM 調制器、功率開關等部分組成。采用TO-220 封裝,僅有5只管腳,外形和塑封晶體管差不多。其功能框圖及引腳排列如圖1、圖2 所示。
圖1 LM2576 功能框圖
圖2 LM2576 引腳排列
LM2576-ADJ 是輸出電壓可調型,其技術參數為:輸入電壓3. 5~40V ;輸出電壓1. 23~37V ;輸出電流3A ;振蕩器固定頻率52kHz ;TTL 關閉能力及低功率備用狀態;具有熱關閉和限流保護功能。 其典型應用電路如圖3 所示(輸出電壓連續可調) ,當直流輸出端直接接于控制端4 腳時,可輸出固定電壓。LM2576系列產品是現流行的三端線性調整器的替代品。
圖3 LM2576-ADJ 典型應用電路
以上我們分別介紹了TPS5430DDA和LM2576?ADJ的一些基本特性,接下來我們舉例說明兩款芯片的應用
TPS5430在地震前兆觀測數據采集系統中的應用
數據采集系統是地震前兆觀測儀器的重要組成部分,它將傳感器探測到的微弱模擬信號轉換成數字信號,并運算為后續的地震分析提供可靠數據。
最初, 我們曾采用MAX1626等芯片電源為TJ - 2型體積式應變儀數據采集系統供電,但在測試中我們發現系統工作不穩定, 儀器會出現自動重啟現象。究其原因, 發現是MAX1626等芯片電源帶負載能力不足夠大造成的。因此, 經過多方考察, 我們最終選用帶負載能力強、效率高、外圍器件少的TPS5430芯片作電源, 為數據采集系統的A /D轉換模塊和數據處理模塊供電, 原理如圖。
圖 數據采集系統原理圖。
1.電路設計
在對TJ - 2型體積式應變儀數據采集系統的供電電源設計過程中, 首先要根據工作要求確定設計參數, 然后根據參數設計電路和選擇外圍元器件。
(1) 設計參數要求
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) 應用電路
本系統電源設計選用TPS5430的經典電路, 如圖4。
圖 1018~1918V輸入轉5V輸出電壓應用電路圖
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LM2576-ADJ 構成單片開關電源
交流電經電源變壓器隔離降壓再經橋式整流濾波后,加到LM2576-ADJ 輸入端1 腳。穩壓器控制端4 腳接于電位器W和電阻R 組成的分壓電路上,改變W即可改變分壓比,就能調節其輸出電壓大小。Vo = UREF(1 +W/R) ,其中UREF為穩壓器取樣電路基準電壓為1. 23V。C1 輸入端濾波電容, C2 、C3 輸出端濾波電容如圖 所示。
圖 高效率輸出連續可調穩壓電源
器件選擇
C1 的選擇原則可按IOM×1000uF/A 經驗公式進行估算,即每輸出1A電流就對應于1000uF 的電容量,耐壓為63V 即可。續流二極管D的選擇,正向額定電流必須大于負載電流,耐壓值必須大于輸入電壓。
貯能電感的計算,按 公式計算。其中Vi為LM2576-ADJ輸入不穩定的直流,Iomin為開關穩定器輸出電流的最小值,f 開關管工作頻率。
輸出端濾波電容的計算, 按 公式計算。其中△Vo 為開關穩定器輸出電壓紋波分量。
使用注意事項
(1) 當輸出電壓較低時,其輸出脈寬很窄,占空比很小,將增加輸出電壓的紋波系數。因此,變壓器次級宜采取高低壓抽頭。
(2) 信號地與功率地必須分開布置,因為功率地線上流過大電流在印制板上形成壓降若被引入信號端,經過開關穩壓器反映到輸出端,將影響穩壓性能。
(3) 使用中應避免輸出端短路,尤其是當輸出電壓較高、輸出電流較大時,有可能造成開關穩壓器損壞。
總結:目前外國企業主導著中國的電源管理市場,德州儀器、國家半導體--TI(德州儀器 SVA)和飛兆半導體在總體市場份額方面處于領先地位。而且,最大的 10 家廠商都是歐美企業。二線廠商主要是東芝、NEC、夏普和富士通等日本廠商,以及立琦等***企業,這些企業在低端市場獲得了成功,尤其是在消費電子市場。領先供應商往往采用集成器件制造商(IDM)模式,與此不同的是,中國只有三家國內電源管理 IC 廠商采用了這種模式,國內的多數供應商都歷史較短,規模較小,只有 ASMC、貝嶺和 CSMC 是專門的模擬代工廠商,可以提供成熟的模擬工藝。中國電源 IC 領域的主流廠商 BCD,杭州士蘭、華潤矽微、無錫芯朋、深圳芯聯、亞成微電子、北京思旺以及燦瑞半導體等以及大大小小五百多家模擬類集成電路設計企業中部分生產的電源芯片和假冒歐美品牌的產品構成了中國龐大的電源芯片供應市場。最后電子發燒友網為大家列舉了幾款同類產品的對比圖。
國外品牌開關穩壓類電源 IC對比
國內品牌開關穩壓類電源 IC對比
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