以TPS5430为例进行DC-DC选型与设计

原文来自德州仪器（TI）：TPS5430 Datasheet

本文将以德州仪器（TI）TPS5430 降压DC-DC转换器为例，剖析手册中的参数与技术指标，并进行选型方面的介绍，同时简要介绍高频DC-DC设计相关内容。

特性

• 宽输入电压范围：

  • TPS5430：5.5V 至 36V
  • TPS5431：5.5V 至 23V

• 高达 3A 的连续（4A 峰值）输出电流

• 通过 100mΩ 集成式 MOSFET 开关实现高达 95%的高效率

• 宽输出电压范围：可调节为低至 1.22V，初始精度为 1.5%

• 内部补偿可最大限度减少外部器件数量

• 适用于小型滤波器尺寸的固定 500kHz 开关频率

• 通过输入电压前馈改进线路调整和瞬态响应

• 系统受过流限制、过压保护和热关断的保护

• –40°C 至 125°C 的工作结温范围

• 采用小型热增强型 8 引脚 SO PowerPAD™ 集成电路封装

• 使用 TPS5430 并借助 WEBENCH® Power Designer 创建定制设计

应用

• 消费类：机顶盒、DVD 显示屏、LCD 显示屏
• 工业用和车载音频电源
• 电池充电器、大功率 LED 电源
• 12V 和 24V 分布式电源系统

说明

TPS543x 是一款高输出电流 PWM 转换器，集成了低电阻、高侧 N 沟道 MOSFET。具有所列的特性的基板上还包括高性能电压误差放大器（可在瞬态条件下提供高稳压精度）、欠压锁定电路（用于防止在输入电压达到 5.5V 前启动）、内部设置的慢启动电路（用于限制浪涌电流）以及电压前馈电路（用于改进瞬态响应）。通过使用 ENA 引脚，关断电源电流通常可减少到15μA。其他特性包括高电平有效使能端、过流限制、过压保护和热关断。为降低设计复杂性并减少外部元件数量，对 TPS543x 反馈环路进行内部补偿。TPS5431可采用高达 23V 的电源轨运行。TPS5430 可调节多种电源，包括 24V 总线。

TPS543x 器件采用热增强型且易于使用的 8 引脚 SOIC PowerPAD 集成电路封装。TI 提供评估模块和Designer 软件工具，协助快速实现高性能电源设计，满足迫切的设备开发周期要求。

有关效率：DC-DC转换器的效率（Efficiency）表示输入功率中有多少被成功转换为输出功率，而非被损耗。它通常以百分比表示。效率高意味着大部分能量都被有效转换，只有少量能量因开关损耗、导通损耗、磁损耗等形式而被消耗为热量。DC-DC 转换器的效率通常会随着输入电压、输出电流、负载条件等变化而有所不同。一般来说，DC-DC 转换器的效率可以达到 85% 至 95% 甚至更高。较高的效率在电源设计中至关重要，因为它直接影响系统的功耗和热管理设计。

引脚配置和功能

应当注意：

• VSENSE：反馈回路对噪声敏感，应当在PCB设计时进行特殊处理。
• ENA：与其他型号的IC不同，TPS5430的使能在悬空（Float）时开启，低于0.5V即外部拉低时关闭。不过经验表明ENA被外部上拉时也能够开启使能。
• PH：即输出端。IC内部集成有N-MOSFET，其源极（S）即连接至PH引脚。

规格

绝对最大额定值

应当注意：

• 所有输入引脚禁止反接，即使设计有外部反接保护电路。
• ENA引脚上拉后输入不得超过7V。
• 接近 VIN 引脚的绝对最大额定值可能会导致 PH 引脚上的电压超过绝对最大额定值。
• IC输出端可能会在瞬态出现负电压脉冲，其一般由高di/dt与寄生电感共同作用引起。参见：如何解决负压脉冲
• 表中的“拉电流”原文为“Source Current”，通常指的是FET向负载提供电流的能力。在开关模式中，FET在导通时从电源“拉”电流并传输到负载。当MOSFET处于关闭状态时，PH 引脚会呈现高阻抗状态。表中 PH 漏电流指的是在这种高阻抗状态下，PH 引脚仍然有少量的电流从引脚流出或流入（一般是流出）。手册中标注的 10 $\mu A$ 漏电流，表示在开关管关闭时，PH 引脚由于漏电效应产生的微小电流。这种电流通常很小，不会对系统性能造成显著影响，但在某些对精度要求较高的应用中，这些小电流可能需要考虑。

ESD Ratings

静电放电测试项，此处略。