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【原创】WEBENCH指导下的TPS54360降压24V转15V/3A板上测试及问题解决

Other Parts Discussed in Thread: TPS54360

【一需求分析】
最近有个项目,需要将DC24V降压转换为DC15V,并且要求最大峰值3A的带载能力。这里的48V不是一个稳定的电压,会有波动。28V可以算是峰值,最低能到22V,也就是说是一个22-28V的输入电压,所以设计上考虑20-30V的输入。选型考虑原理图不要太复杂,电源转换效率要高。3A电流输出无需外加mosFET。这样测试电路会容易的多。

【二Webench介入】
Webench用了好长时间了,可以在软件上预演一下,然后作图开板设计。
在Webench中还是输入设计条件,重复步骤这里不在重复了。
  


软件的加载过程还是那么缓慢

  


还好,运算结果还是出来了

  


看看找到了15个元件,第一个就是TPS54360,比较了一下原理图都差不多,而且,在15V/3A的时候TPS54360的效率还不错93.5%,就用它了

  


  
仿真一下
  

感觉波形不好,优化一下

  

  

Webench的工具还是比较全的。不断的优化仿真,反复进行,保证产生的设计报告能达到设计要求。

【三Webench设计报告】
Webench生成设计报告如下
  

【四TPS54360特性】
一边等待从TI申请的样片到货,一边学习该元件的数据手册,TPS54360的特性如下
  

从这些特性上来看,还是蛮适合我的设计需求的

【五样片展示】
下图是收到的样片,2片,哈哈,SOIC8封装的,官方命名HSOIC8,在SOIC8的基础上加了一个热焊盘而已
防静电袋中的TPS54360,第一次申请数量写错了,才1片,幸好及时发现,又申请了两片,最后TI总共给了三片,哈哈,TI还是蛮大方的

  

拆包装的TPS54360,很小,很小
  

【六手焊的测试板展示】
测试芯片以及性能,用万用板做了一个电路,如下图,纯粹是练手艺的,多亏咱的焊接水平过硬。
虽然不好看,但是没有短路虚焊之类的,上电基本就能用,只是有些小问题,在后边会一一进行描述,
多孔万用板好弄,难得的是蓝色贴片万用板废了好多周折才买到

  

电路板焊好了,首先还是要空载测试。

【七空载测试一】
如下图,利用稳压电源调制电压作为测试电路板的输入电压。先空载加入15V的输入电压,其输出为15V,为什么可以加入15v的输入电压呢?
因为该芯片是宽电压输入,4.5-60V输入都可以的,只要设置好输出的分压电阻,那么输出设为多少V都没问题,当然要在芯片允许的范围内来设置。

  

【八空载测试二】
ok,ok首战告捷,接着测试一下30V输入,看看其空载输入如何?有图为证
  

【九带载测试】
通过以上两例子的测试,结果表明TPS54360的输出还是很稳定的,但是空载只能说明电路本身没有大问题。其带载能力如何,是要带载测试的。
下边的电路板是需要带懂的真正负载。结果如何呢?下边进行一下测试。

  

如下图,将负载电路板接入TPS54360的电路中。输入24V,输出还是很稳定的15V,但是负载电路没有完全工作,估算负载其功率为150-200mA。输出结果还很不错。

   

【十遇到的问题及解决】
在测试过程中遇到一个问题,颇费了些周折。问题描述如下。
空载测试和轻载测试的时候,电路输出15V很稳定。当负载加到800mA时,输出电压跌倒12V左右。负载加到1A时,输出电压跌倒9V左右。当负载加到1.2A时输出电压跌倒5V左右。
开始以为是元件焊接错误,或者芯片烧了。把元件全部换过之后测试,情况还是类似。
折腾了好久,然后还是认真读数据手册。发现问题了。
  
  

如上图,TPS54360的开关频率是可变的,由pin4的外接电阻来配置其开关频率。其实,我也不知道该频率会影响芯片的带载。只是试一试的心态调换了一下电阻,减小加大都式了一下。哈哈,没想到居然能带动2A的负载,此时TPS54360也有些热了。感觉有收获有成就感。

【十一总结】
总体来说,TPS54360的应用还是很简单的。元件不多,也都是常规元件。直接用Webench的设计报告中的原理图。因为在出报告之前在Webench中对电路参数做过仿真分析调整,所以,没费多大功夫就将电路实现了。
测试过程有些简单,因为这个方案是要用在产品上的,所以没有描述过多的细节。
论坛大师比较多,发现问题欢迎拍砖。

【十二参考资料】

1.   TPS54360.pdf (164.47 KB, 下载次数: 1) 
2.   webench_design_1637428_698_251693052.pdf (124.58 KB, 下载次数: 3)