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tps54331电流随电压迅速升高问题

Other Parts Discussed in Thread: TPS54331, TPS54331EVM-232

              楼主bin tang1 想使用tps54331设计一款降压转换器,但是对其功能以及如何使用不太明白,对于使用中出现的问题无法理解,故发帖求助:在使用tps54331输出4v,在输入电压小于12v输入电流为20-30mA,15v为70mA,20v为100mA,25v为10、50mA(负载固定,输出电压稳定),下图是20v输入时PH脚的波形?

帖子链接如下所示:http://www.deyisupport.com/question_answer/analog/power_management/f/24/t/18100.aspx

         楼主的测试波形如下图所示:

楼主的原理图文件如下图所示:

           TI FAE: 解答了楼主的问题:从您的测试看,基本上应该是正常的,原因是输出稳定。 之所以出现输入电压越高,输入电流越大,原因是轻载条件下,输入电压越高,效率越低,在同样的负载状况下要求输入功率则越大。(你的测试输入,符合输入电压越高效率越低,见datasheet: http://www.ti.com.cn/general/cn/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=tps54331&fileType=pdf  第一页Figure 1. EFFICIENCY) 建议你确认重载(满载)下的效率和4V输出稳定性, 这个才能确认你的电路或者说设计是否存正常。

        下面我们在了解一下楼主的实际使用条件,便于问题的分析,如下图所示:电压输入范围6-24v ,负载4V  30-40mA,瞬时可能到4V2A(GPRS模块发射)

          我们再来了解一下TI技术人员对这个现象的分析:您的电路是依据TI的switchpro设计所得,您也可以按照switchpro效率图的数据进行效率确认。例如24V输入时0.2A负载效率应该是80%.按照您的设计,输出只有30~40mA, 效率是会很低的,特别是输入电压较高时。

              以上就是对于楼主使用tps54331电流随电压迅速升高问题的回答。我们可以好好学习一下。TI技术人员的解答中,我们可以看到,问题的主要是功耗的增加,导致的输入电流的上升。

            那么tps54331究竟是一款什么样子的芯片呢?我们改如何正确的使用tps54331来设计电源呢。这些都是我们在设计中需要学习的问题,下面我们就一起去学习一下tps54331这款芯片的详细功能,如下图所示,是tps54331的封装结构图:


              关于tps54331的封装,其实就是很简单的SOIC 8PIN的结构,整体的设计非常简单,我么注意,tps54331有两种封装,一种是带热焊盘的,一种是没有的。我们需要根据自己的工作环境来选择合适的IC,不同封装的热阻如下所示:

下面我们来看看tps54331的的输入输出参数,如下图所示:

               如上图所示,我们可以看到tps54331的输入电压范围为3.5V到28V输出电压范围为0.8V到25V。最大输出电流为3A,最大的占空比为90%,典型的控制拓扑结构为BUCK,也就是说tps54331只能实现降压输出。这个对我们的设计就简单多了.

             对于tps54331的最大的电流的限制,我们可以参考下面的表格:

             下面我们再看看tps54331的典型的应用电路图,如下所示:

             从上图我们可以看到,tps54331就是一个典型的BUCK拓扑结构,不过,tps54331的开关MOSFET是内置在芯片的内部的。这个在设计的时候需要注意,不要超过tps54331的最大输出电流。下面我们看输入电压与效率的关系,如下图所示:

            我们看tps54331输入电压与效率的关系,在输出负载不变的情况下,随着输入电压的升高,tps54331的效率逐渐的变低。也就是说tps54331的损耗是逐渐的增大的。这也就是解释了楼主的为什么输入电压的升高,输入电流逐渐的增大了。

          在实际的设计中,如果芯片的被干扰,工作不稳定个,有可能导致输入电流的慢慢变大,甚至被烧毁的问题,这个就需要注意tps54331的设计问题,主要是输出电感的设计,可以参考下面的计算公式:

       输出电容的设计,主要是电容的ESR问题,一定要小一些,容量的计算,可以参考下面的公式:

                然后还有补偿参数的计算,这个可以参考TI的技术文。输出二极管的选择问题了,其实主要就是注意两个方面,电压应力,以及电流值不能小于额定的输出电流,其实还有温度问题,这个需要慎重考虑了,如下图所示:

           最后需要注意的就是tps54331的PCB布局方面的问题了,我们可以参考TI的文档,如下图所示:


                 以上就是关于tps54331电流随电压迅速升高问题的分析学习,以及使用于tps54331设计电路需要注意的一些问题,与大家分享一下。

  • 关于tps54331电流随电压迅速升高问题,在PCB的设计方面其实是很关键的,上面只提到了PCB散热方面的处理,其实还有功率回路与信号回路的走线也是相当关键的,尤其是输入输出电容的摆放位置,一定要尽量的靠近芯片的端口,避免噪声的干扰问题。对于电感也同样需要注意。

  • 关于tps54331电流随电压迅速升高问题,除了从PCB上面考虑外,还有一种可能性,就是环路补偿的问题,由于环路参数影响的因素比较多,包括温度,电感,电容,以及PCB布局等都有影响,这个就需要我们自己去详细的调试了,如果有环路测试的仪器就更好了。

  • 对于tps54331的设计,我们还可以参考TI的在线设计工具,WEBENCH,可以进行原理图的设计,参数的计算,以及先关参数的优化,根据实际的需要,来设计我们所需的电路,使用起来相当的方便,相关的图形如下所示,我们可以参考使用:

  • 对于tps54331的设计,我们还可以参考TI的评估板:TPS54331EVM-232。此评估模块旨在演示在使用 TPS54331 稳压器进行设计时可实现的小印制电路板面积。开关频率被内部设置为 570kHz 的额定频率。TPS54331 封装内部采用了高端 MOSFET 以及栅极驱动器电路。MOSFET 的漏源电阻能使 TPS54331 实现高效率,并在高输出电流的情况下帮助保持低结温。补偿组件位于集成电路 (IC) 外部,而外部除法器能实现可调节的输出电压。此外,TPS54331 还提供可调节慢启动和欠电压锁定输入。TPS54331EVM-232 输入电压的最大绝对值是 30V。

     

  • 对于tps54331的设计,如果大家有什么问题,或者有相关的经验可以一起分享一下的话,就更好了,毕竟这些分享对于以后的电路设计,以及问题的解决都是一个很好的借鉴作用,避免以后少走弯路。