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TPS54160的设计问题

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            楼主的 主要问题是:用TPS54160芯片设计+15V、-15V同时输出的电源设计,输入电压24V左右。TPS54160芯片的输出电流最大可达到1.5A。我的问题是,双电压输出,但只在单边接负载时,开关电源稳压性特别差,对于这种双电源输出的电路,是不是只能同时在两端接负载才不会影响电源的稳压性?帖子链接:

http://www.deyisupport.com/question_answer/analog/battery_management/f/35/t/74031.aspx

       TI FAE:,解答了楼主的疑问,指出了使用TPS54160这个芯片设计多路输出电路需要注意的问题。其实这个问题,不光是TPS54160所独有的,在许多电路中,尤其是恒压设计,只要输出电压超过一路,就会存在这个调整率的问题。下面正好借TPS54160的结构及应用,来详细分析一下,为什么会出现这个问题,以及如何在设计中去优化这个问题。

         我们先来看看TPS54160这芯片,其基本的结构如下图所示,

             TPS54160有两种封装,分别为VSON-10,以及MSOP-10,这两种封装是功能是完全兼容的,而且在芯片的底部还有热焊盘帮助散热。所不同的在于出脚删个,一个的引脚是在内部。而另外一种则伸出来很多了。如果是我的的话,就比较喜欢后面一种了,手工焊接方便,便于在前期的调试时候使用。了解了这个芯片的特点,该看看其具体的应用电路了,也可以分析一下,其是否适合于多路输出的状态。

          如下图所示,是TI推荐的典型应用电路。

         从上图我们可以看出来,TPS54160的最好的应用,就是典型的BUCK结构,输出只是需要一个功率电感,外陪一个续流二极管,和一个输出电容就行了。至于环路采样部分,只需要跟踪输出电压就行了。那么单路输出的精度可以达到多少呢?我们不防来看看其最基本的内部基准的参考的进度究竟有多少?如下图所示:

         从上图你可以看到,基准的偏差不会超过正负1%,也就是说,单路输出电压的精度怎么也不会超多2%了。这一点上,TPS54160在这一点上面做的还是相当不错的。那你就可能好奇了,为什么楼主的两路输出,调整率就这么差呢?是不是TPS54160就不是很适合做多路输出呢。其实这个真心不是TPS54160的问题。

         反过来看看TPS54160还是很值得一用的,其基本的参数还是很不错的,尤其是输入输出参数,非常宽广,适合我们使用。

          这里更要提一下其突出的优点,就是ECO-mode了。借助脉冲跳跃在轻负载时实现高效率, 一个低纹波脉冲跳跃模式,将无负载经稳压输出电源电流减小至 116μA,用使能引脚,可将关断电源电流减少至 1.3μA。可以实现我们需要的节能降耗。

          现在我们回到楼主的问题,只要解决了这个交叉调整率的问题就行了,看看楼主的原理图。

        调整率要做好,上图中圆圈的电感设计是关键部分。必须设计合理的变比,以及耦合要好。设计的时候,可以采用双线并绕的做法,尽可能的增加耦合度。再就是 所提到的问题,因为一路为闭环稳压,一路仅靠变压器的耦合来稳压,所以负载调整率会相对差些,这一点同flyback电路PSR控制类似,改善方法是可以在非闭环的一路加少许假负载提高负载调整率。你也可以加入 431 和817来提高负载调整率。当然了我们还可以考虑提高这一绕组的比例,然后采用LDO,或者DCDC降压电路,来稳定另外一路的输出电压。

         最后提醒下TPS54160的散热问题,由于MSOP-10封装比较小,无法加散热片,散热就只能全靠其底部的热焊盘了。推荐的PCB布局可以参考一下了。

        以上就是TPS54160的设计需要注意的问题,与大家分享一下。