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TPS40190使用问题分析

Other Parts Discussed in Thread: TPS40190, TPS40192, TPS40193

           楼主使用TPS40190设计了一款降压电路,但是对于设计中的几个问题不是很明白,发帖求助,主要问题是:以前没有接触过开关电源的设计,现在想用TPS40190设计电源,但看了数据手册后发现还是无法入手,芯片外围的器件不知道怎么计算,只是看到有应用实例但不知道怎么改进。望知情人士点拨一下!

帖子链接:http://www.deyisupport.com/question_answer/analog/power_management/f/24/t/63620.aspx

         TI FAE:解答了楼主的问题,并且建议楼主可以参考TPS40192的datasheet进行参数设计,如下图所示:

           那么TPS40190究竟是一款什么样的芯片呢,按照TPS40190的规格书的话,我们的设计应该注意哪些问题呢?下面我们就一起去了解一下TPS40190的这关芯片的设计参数,分析下TPS40190的典型应用电路,TPS40190的封装结构图如下所示:

          对于TPS40190的封装结构图,我们可以看到TPS40190是很典型的8 PIN DRC封装。关于TPS40190的输入输出相关参数,我们也需要简单的了解一下,可以参考下面的表格,如下图所示:

            TPS40190的相关参数,如上图所示,最大输入电压范围为15V,最大输出电压为12.75V,典型的开关频率为300KHZ,最大输出电流可以高达20A,这个输出能力是相当的强的,那么我们就需要看看TPS40190的典型原理图是什么样子的了,如下图所示:

             如上图所示,TPS40190的典型结构就是我们最熟悉的BUCK了,不过TPS40190是采用的同步BUCK方案,两个MOFET都是外置的,想知道TPS40190可以驱动多大的MOSFET,就必须了解TPS40190的驱动能力了,如下图所示,就是TPS40190的驱动参数了:
 

            在上面的表格中,并没有列出TPS40190的驱动电流的参数,但是列出了不同的容性负载的时候的的驱动上升,下降时间,从上面的表格我们可以看到,在负载为1nF的时候,上升下降时间是非常短的,只有10ns左右。驱动20A左右的低压MOSFET是没有问题的。

           在设计的过程中,我们还需要注意死区时间以及占空比的问题,如下图所示:

           从上图可以看到,最大占空比为85%,死区时间为25ns左右。最大占空比决定了不同的输入电压的条件下,输出的最高电压问题,而死区时间,一方面影响效率问题,另外一方面就是关系到上下管的安全问题,是否有直通的可行性,在设计的时候需要注意。

           再就是TPS40190的软启动问题,这个可以减小启动的时候的冲击,如下图所示:

             还有短路保护的相关参数也是需要注意的:

            关于短路保护的计算公式如下图所示,我们在选择MOSFET的时候必须注意,应为这个参数和MOSFET的RDSON,是密切相关的,如下图所示:
  

            我们也可以看看TI提供的短路保护的测试波形,如下图所示:

           最后需要提一下的就是 TPS40190的ENABLE使能功能脚,通过这个PIN可以TPS40190的开关机功能,相信在实际的使用中,大家会经常用到的:
  

           ENABLE使能功能脚,低电平关机,高点平开机,测试波形如下所示:

       以上就是关于TPS40190使用的几个需要注意的地方,最后需要提醒的就是外部功率器件的选择与设计问题,功率MOSFET需要注意通流能力,RDSON等,再就是功率电感的设计问题了,注意功耗,以及不能饱和了。

  • 对于TPS40190还有另外同系列的两个产品:TPS40192,TPS40193,其参数基本上是一致的 ,但是在输入电压以及输出电流上面的有一些细微的差异,我们在设计选型的时候可以参考,选择适合自己的控制芯片。

  • 关于TPS40190的相关设计,我们还可以参考TI提供的评估演示板:TPS40190EVM-001,里面有详细的设计原理图,以及测试方法,并且提供了详细的测试报告,电路图如下所示,相关文件的链接:http://www.ti.com.cn/cn/lit/ug/sluu232/sluu232.pdf。有兴趣的可以直接参考使用。