TPS54360 输入60V，输出3.5A降压开关电压
▌01 TPS54360
TPS54360 输入电压可以高达60V（max 65V）。这比起 LM2527 最大输入电压40V要高。使用这款开关电压降压芯片用在48V的应用电路中。
注意： LM2725是同步MOS半桥驱动芯片，包括（LM2726：输出电流3A）。
▲ 典型的应用电路
▌02 实验电路
1.建立元器件
- 原理器件：TPS54360
- 封装：SOP8-TP
▲ 建立元器件
2.电路参数
根据前面典型应用电路，对于其中外围元器件设计选择讨论。设计数据可以参照 TPS54360详细数据手册 。下图是在该数据手册中给出的典型应用电路。
▲ 典型应用电路
（1）RT/CLK
在RT= 200kΩ，输出频率： 500kHz。
手册中给定输出频率范围： 100kHz ~ 2.5MHz。
RT(kΩ)=101756fsw(kHz)1.008R_T \left( {k\Omega } \right) = {{101756} \over {f_{sw} \left( {kHz} \right)^{1.008} }}RT(kΩ)=fsw(kHz)1.008101756
fsw(kHz)=92417RT(kΩ)0.991f_{sw} \left( {kHz} \right) = {{92417} \over {RT\left( {k\Omega } \right)^{0.991} }}fsw(kHz)=RT(kΩ)0.99192417
（2）COMP C,RC
这部分内容在原来电路中分析较为复杂。可以参照前面的典型应用电路。
（3）FB分压
TPS54360的内部参考电压： Vref = 0.8V。输出最小电压是内部参考电压0.8V 。输出电压是由输出反馈电压分压电阻R1,R2确定的。
Vout=0.8×(1+R1R2)VV_{out} = 0.8 \times \left( {1 + {{R_1 } \over {R_2 }}} \right)\,\,\,VVout=0.8×(1+R2R1)V
（4）SW输出L,肖特基
Vin(min)=Vout+VF+Rdc×Iout0.99+RDS(on)×Iout−VFV_{in} \left( {\min } \right) = {{V_{out} + V_F + R_{dc} \times I_{out} } \over {0.99}} + R_{DS(on)} \times I_{out} - V_FVin(min)=0.99Vout+VF+Rdc×Iout+RDS(on)×Iout−VF
- Vf: 输出肖特基二极管前相电压
- Rdc 电感和PCB的直流电阻；
- RDC(on):内部高端MOSFET电阻。
对于输出电感的选择，在TPS54360详细数据手册给出了如下公式：
LO=VIN−VOUTIOUT×KIND×VOUTVIN×fSWL_O = {{V_{IN} - V_{OUT} } \over {I_{OUT} \times K_{IND} }} \times {{V_{OUT} } \over {V_{IN} \times f_{SW} }}LO=IOUT×KINDVIN−VOUT×VIN×fSWVOUT
其中：IOUT×KINDI_{OUT} \times K_{IND}IOUT×KIND表示了输出电流波动大小。一般情况下，取KINDK_{IND}KIND在 0.2 ~ 0.3之间，并不小于150mA。
▲ 公式推导过程
因此：
Iripple=Iout×Kind=Vout×(Vin−Vout)Vin⋅Lo⋅fswI_{ripple} = I_{out} \times K_{ind} = {{V_{out} \times \left( {V_{in} - V_{out} } \right)} \over {V_{in} \cdot L_o \cdot f_{sw} }}Iripple=Iout×Kind=Vin⋅Lo⋅fswVout×(Vin−Vout)
计算输出滤波电容Cout可以参照如下公式：
COUT>2×ΔIOUTfSW×ΔVOUTC_{OUT} > {{2 \times \Delta I_{OUT} } \over {f_{SW} \times \Delta V_{OUT} }}COUT>fSW×ΔVOUT2×ΔIOUT
（5）BOOT电容
推荐使用的BOOT电容（连接BOOT，SW）为0.1uF， X7R, X5R等级的瓷片电容，耐压超过10V。
3.实验电路
（1）原理图1
▲ 实验电路图
（2）PCB
▲ 设计和快速制版PCB
| PIN1 | PIN2 | PIN3 | PIN4 |
|---|---|---|---|
| VIN | GND | VOUT | EN |
（3）焊接总结
（1）对于L的封装过小了。建议使用IND400。
▲ 快速制作PCB
▌03 电路测试
1.电路测试
| VCC | GND | OUT | EN |
|---|---|---|---|
| 12.0 | 0V | 4.91V | 4.34V |
▲ 测试电路
根据R1=100k, R2 =510k，可以计算出输出电压应该为：
Vout=0.8×(1+R2R1)=0.8×(1+510100)=4.88VV_{out} = 0.8 \times \left( {1 + {{R_2 } \over {R_1 }}} \right) = 0.8 \times \left( {1 + {{510} \over {100}}} \right) = 4.88VVout=0.8×(1+R1R2)=0.8×(1+100510)=4.88V
实际测量试试为 4.91V。
在输出增加470Ω，输出电压为：4.87V。
2.输入输出
在输出施加470Ω负载，测量模块输入电压与输出电压之间的关系。
▲ 输入输出电压之间的关系
▲ 输入输出电压之间的关系
3.不同的设置
选取R1=18k，R2=2k。理论输出电压等于：UOUT=0.8⋅(1+R1R2)=8VU_{OUT} = 0.8 \cdot \left( {1 + {{R_1 } \over {R_2 }}} \right) = 8VUOUT=0.8⋅(1+R2R1)=8V
下面设置输入电压与输出电压：
▲ 空载下输入电压与输出电压
▲ 放置在小元器件
#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
#============================================================
# TEST1.PY -- by Dr. ZhuoQing 2021-01-09
#
# Note:
#============================================================from headm import *
from tsmodule.tsvisa import *
from tsmodule.tsstm32 import *vdim = linspace(0, 50, 100)
odim = []dh1766volt(0)
time.sleep(2)for v in vdim:dh1766volt(v)time.sleep(1)meter = meterval()odim.append(meter[0])printff(v, meter)dh1766volt(0)
tspsave('measure', inv = vdim, outv=odim)
plt.plot(vdim, odim)
plt.xlabel("Input(V)")
plt.ylabel("Output(V)")
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()#------------------------------------------------------------
# END OF FILE : TEST1.PY
#============================================================
3.输出信号波形
▲ 输出SW的波形
4.EN对于输出的影响
▲ EN对于输出的作用
2.通过DP1308设置电压进行输入输出采集
#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
#============================================================
# TEST1.PY -- by Dr. ZhuoQing 2021-02-15
#
# Note:
#============================================================from headm import *
from tsmodule.tsvisa import *
from tsmodule.tsstm32 import *dp1308open(110)setv = linspace(3, 25, 100)
outv = []for v in setv:dp1308p25v(v)time.sleep(1)meter=meterval()outv.append(meter[0])printff(v, meter)tspsave("meausre", setv=setv, outv=outv)dp1308p25v(24)plt.plot(setv, outv)
plt.xlabel("Input(V)")
plt.ylabel("Output(V)")
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()printf("\a")#------------------------------------------------------------
# END OF FILE : TEST1.PY
#============================================================
※ 结论
测试了TPS5430的基本电路。测试了输出和输入电压之间的关系。看到当输入电压超过30V之后，输出的电压就超过了5V 。
■ 相关文献链接:
- TPS54360
- LM2527
- TPS54360详细数据手册
实验AD工程文件:AD\Test\2021\TPS54360\TestTP54360.SchDoc ↩︎
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