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Una guida completa alla configurazione e all'utilizzo del regolatore di commutazione TPS5450DDAR

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IL Tps5450ddar è un chip del regolatore di commutazione a gradino ad alte prestazioni prodotto da Texas Instruments.Con la sua corrente di uscita elevata, elevata efficienza e funzioni di protezione integrate, è ampiamente utilizzato nei sistemi di alimentazione di varie apparecchiature elettroniche industriali e di consumo.Il suo design facile da usare consente agli ingegneri di sviluppare rapidamente soluzioni di alimentazione ad alte prestazioni.In questo articolo, discuteremo alcuni punti chiave relativi al TPS5450DDAR, comprese le sue specifiche, le sue caratteristiche, il layout e le applicazioni, in modo da poter avere una comprensione approfondita di questo dispositivo.Quindi, iniziamo!

Panoramica di TPS5450DAR

Il TPS5450DAR è un convertitore PWM di corrente di uscita elevata che integra un MOSFET a channel N a basso livello di resistenza e alto.Ha un amplificatore di errore di tensione ad alte prestazioni che fornisce una precisione di regolazione a tensione stretta in condizioni transitorie.Inoltre, ha anche un circuito di blocco sottotensione per evitare l'avvio quando la tensione di ingresso non raggiunge 5,5 V.Un circuito interno di avvio rallentante viene utilizzato per limitare la corrente di invoscio, mentre un circuito feedforward di tensione viene utilizzato per migliorare la risposta transitoria.Usando il pin ENA, la corrente può essere ridotta in genere 18 µA quando la potenza viene disattivata.Per ridurre la complessità di progettazione e ridurre il numero di componenti esterni, il circuito di feedback di TPS5450DAR è compensato internamente.

Alternative ed equivalenti:

• TPS5450DDA

• TPS5450QDDARQ1

• TPS5450DDARG4

Parametri tecnici di tps5450ddar

• TPS5450DDAR appartiene alla categoria dei regolatori di tensione di commutazione.

• La sua corrente quiescente è 18ua.

• La sua topologia è buck.

• Il suo regolatore di commutazione ha una frequenza di 500 kHz.

• Questo convertitore è efficiente al 90 (tip).

• Il suo metodo di installazione è SMD o SMT.

• TPS5450DAR ha otto pin e un'interfaccia di uscita.

• Il convertitore ha una corrente di uscita fino a 5a e una corrente di picco fino a 6A.

• La lunghezza del TPS5450DAR è di 5 mm, la larghezza è di 4 mm e l'altezza è di 1,55 mm.

• Il convertitore ha una temperatura operativa minima di -40 ° C e una temperatura di funzionamento massima di 125 ° C.

• Il convertitore è progettato con un intervallo di ingresso ampio e può funzionare all'interno di un intervallo di tensione di ingresso da 5,5 V a 36 V.

• Il convertitore verrà spedito nel pacchetto SO-PowerPad-8 e confezionamento di nastro e bobina per una rapida installazione e consegna in sicurezza.

Schema semplificato di TPS5450DAR

Caratteristiche e vantaggi di TPS5450DAR

Il chip ha una funzione di regolazione della tensione di uscita ad alta precisione.La tensione di uscita può essere regolata tramite un resistore esterno con una precisione fino a ± 1 percento.In modalità di lavoro normale, la sua frequenza di commutazione raggiunge 500kHz.Inoltre, il chip integra anche una varietà di funzioni di protezione, tra cui la protezione con sottotensione di ingresso, la protezione del surriscaldamento, la protezione con sottotensione in uscita e la protezione del cortocircuito.Allo stesso tempo, il chip è conforme agli standard del settore e ha un ampio intervallo operativo a temperatura (da -40 ° C a +125 ° C) e l'intervallo di tensione di ingresso (da 5,5 V a 36 V).Vale la pena ricordare che il TPS5450DAR è anche conforme alle direttive ambientali come Reach, ROHS e Weee.Oltre a eccellere nelle prestazioni elettriche e nella cordialità ambientale, il TPS5450DDAR offre molte altre funzionalità.Tra questi ci sono:

Gestione termica: TPS5450DAR ha una varietà di misure di protezione della gestione termica integrata, tra cui la protezione del surriscaldamento, la protezione da sovraccarico, ecc., Che possono garantire la sicurezza e la stabilità del sistema.

Tensione di uscita regolabile: la tensione di uscita di TPS5450DAR può essere regolata attraverso resistori esterni per adattarsi alle esigenze di diversi scenari di applicazione.

Intervallo di tensione di ingresso ampio: l'intervallo di tensione di ingresso di TPS5450DAR è da 5,5 V a 36 V, che può soddisfare le esigenze di vari scenari di applicazione.

Alta integrazione: TPS5450DAR integra vari circuiti di protezione e controllo come MOSFET di potenza, circuito di protezione della tensione inversa e circuito di limitazione della corrente di uscita, che può ridurre il numero di componenti esterni e costi di sistema.

Corrente di uscita elevata: TPS5450DAR può fornire una corrente di uscita fino a 5A (corrente di picco 6A), che può soddisfare gli scenari di applicazione con requisiti elevati di potenza.

Alta efficienza: TPS5450DAR adotta la tecnologia SWIFT ™ (switcher con tecnologia FET integrata), che può fornire un'efficienza di conversione fino a oltre il 90 percento, riducendo così i rifiuti di energia e la perdita di calore.

Tecnologia SWIFT ™: TPS5450DDAR adotta la tecnologia SWIFT ™ SWIFT ™ di Texas Instruments (Tecnologia di frequenza integrata di cambio di passaggio).Questa tecnologia integra il controller e i MOSFET alti e bassi in un singolo chip, migliorando significativamente l'efficienza e riducendo i costi.Inoltre, questa tecnologia aiuta i progettisti a semplificare il layout del circuito, migliorando così l'affidabilità del sistema e le prestazioni complessive.

Come configurare la funzione di avvio soft di TPS5450DAR?

Lo scopo principale della funzione soft-start è impedire alla tensione di uscita di generare una corrente di invoscio eccessiva durante l'avvio.Quando l'alimentazione è attivata, la tensione di uscita aumenterà rapidamente e senza un controllo adeguato, ciò può causare una corrente eccessiva nel circuito, danneggiando così i componenti nel circuito o causando altri effetti avversi.Attraverso la funzione soft-start, il TPS5450DAR può aumentare gradualmente la tensione di uscita durante l'avvio, limitando così il tasso di aumento della corrente.Questo aiuta a proteggere i componenti nel circuito e garantisce l'avvio stabile dell'alimentazione.Di seguito sono riportati i passaggi generali per configurare la funzione TPS5450DDAR soft-start:

Determina il tempo di avvio: in primo luogo, determina per quanto tempo vogliamo che la tensione di uscita si stabilizzi dal basso a alto.Ciò determinerà la costante di tempo per l'inizio soft.

Collegare i pin SS/TR: colleghiamo i pin SS/TR alla sorgente di potenza o tensione richiesta.Se desideriamo abilitare la funzione di start soft, dobbiamo collegare il pin SS/TR a una sorgente di tensione esterna.Se desideriamo un avvio rapido senza inizio morbido, dobbiamo collegare il pin SS/TR a terra (GND).

Regola il tempo di inizio morbido: in base alle esigenze, il tempo di inizio morbido può essere controllato regolando l'uscita della sorgente di tensione esterna.Una tensione più elevata comporterà un avvio più rapido, mentre una tensione inferiore prolungherà il tempo di avvio.Quando si regola, assicurarsi che il valore impostato rientri nell'intervallo consentito per evitare possibili problemi inutili.

Verifica la funzione: collegare TPS5450DAR all'alimentazione e al carico di ingresso e osservare il processo di avvio della tensione di uscita.Se tutto funziona correttamente, la tensione di output dovrebbe salire lentamente a uno stato stazionario in base al nostro tempo di start soft.

Applicazioni concrete di TPS5450DAR

• Caricatore della batteria

• Adattatore di alimentazione

• Regolatori del punto carico ad alta densità

• Sistemi di alimentazione distribuiti 12V e 24 V

• Monitor LCD, monitor al plasma

Layout di TPS5450DAR

Linee guida del layout

Collegare un condensatore di bypass in ceramica a basso ESR al perno VIN.Fare attenzione a ridurre al minimo l'area del loop formata dalle connessioni del condensatore di bypass, il perno VIN e il perno di terra TPS5450DDAR.Il modo migliore per farlo è estendere la zona di terra sul lato superiore da sotto il dispositivo adiacente alla traccia Vin e posizionare il condensatore di bypass il più vicino possibile al perno VIN.La capacità minima consigliata di bypass è di 4,7 μF in ceramica con un dielettrico X5R o X7R.

Dovrebbe esserci un'area di terra sullo strato superiore direttamente sotto l'IC, con un'area esposta per la connessione al powerpad.Utilizzare VIA per collegare questa area di terra a tutti i piani di terra interni.Utilizzare anche VIA aggiuntivi sul lato del terreno dei condensatori di filtro di ingresso e uscita.Il perno GND deve essere legato al terreno PCB collegandolo all'area di terra sotto il dispositivo come mostrato di seguito.

Il pin deve essere instradato all'induttore di uscita, al diodo Catch e al condensatore di avvio.Poiché la connessione PH è il nodo di commutazione, l'induttore dovrebbe essere posizionato molto vicino al pin pH e l'area del conduttore PCB ridotto al minimo per evitare un eccessivo accoppiamento capacitivo.Il diodo Catch deve anche essere posizionato vicino al dispositivo per ridurre al minimo l'area del ciclo della corrente di uscita.Collegare il condensatore di avvio tra il nodo di fase e il pin di avvio come mostrato.Mantenere il condensatore di avvio vicino all'IC e ridurre al minimo le lunghezze di traccia del conduttore.I posizionamenti dei componenti e le connessioni mostrati funzionano bene, ma anche altri percorsi di connessione possono essere efficaci.

Collegare i condensatori del filtro di uscita come mostrato tra la traccia VOUT e GND.È importante mantenere il ciclo formato dal perno pH, dal lessino, dal cout e da GND più piccoli come pratici.

Collegare la traccia VOUT al pin Vsense utilizzando la rete del divisore resistore per impostare la tensione di uscita.Non instradare questa traccia troppo vicina alla traccia del pH.A causa delle dimensioni del pacchetto IC e del pin-out del dispositivo, potrebbe essere necessario instradare la traccia sotto il condensatore di uscita.In alternativa, il routing può essere eseguito su un livello alternativo se non è desiderata una traccia sotto il condensatore di uscita.

Se si utilizza lo schema di messa a terra mostrato nella figura seguente, utilizzare una connessione VIA a un livello diverso per instradarsi verso il pin ENA.

Esempio di layout

8. Come usare TPS5450DDAR?

Quando si utilizzano TPS5450DAR, dovremmo prestare attenzione alle seguenti questioni:

Regolazione e risposta della linea

La ragionevole regolazione della linea di TPS5450DAR è un mezzo importante per migliorare la velocità di risposta e la stabilità del sistema di alimentazione.Regolando i parametri dei componenti critici nel circuito, è possibile realizzare un controllo preciso della tensione di uscita e della corrente, migliorando così la risposta dinamica del sistema.

Utilizzo della funzione di protezione integrata

Il surriscaldamento integrato e la protezione sovracorrente integrati TPS5450DDD possono proteggere efficacemente il dispositivo dai danni.Nel processo di utilizzo, dovremmo sfruttare appieno queste funzioni di protezione integrate per garantire che l'attrezzatura in circostanze anormali possa essere disconnessa dall'alimentazione in modo tempestivo per evitare ulteriori danni.

Intervallo di temperatura e nodo operativo

Nel processo di utilizzo di TPS5450DAR, dovremmo prestare attenzione alla variazione di temperatura del dispositivo, evitare di lavorare a lungo in un ambiente ad alta o bassa temperatura, in modo da evitare danni al dispositivo o alla degradazione delle prestazioni.

Regolazione della frequenza di commutazione

La frequenza di commutazione di TPS5450DAR ha un certo impatto sulle prestazioni del sistema di alimentazione.La regolazione della frequenza di commutazione secondo necessità può ottimizzare la velocità di risposta e la stabilità del sistema.In applicazioni pratiche, dovremmo selezionare la frequenza di commutazione appropriata in base alle caratteristiche del carico e ai requisiti di sistema.

Impostazione dell'intervallo di tensione di ingresso

Garantire che la tensione di ingresso di TPS5450DAR sia all'interno dell'intervallo specificato può effettivamente evitare danni alle attrezzature o degradazione delle prestazioni causate da una tensione troppo alta o troppo bassa.Durante la progettazione del circuito, dovremmo considerare la possibile fluttuazione della tensione nell'applicazione effettiva e selezionare di conseguenza l'intervallo di tensione di ingresso appropriato.

Pacchetto e considerazioni termiche

Il pacchetto TPS5450DDAR e il design termico hanno un impatto importante sulle sue prestazioni e stabilità.Nella selezione del pacchetto, dovremmo tenere conto dell'ambiente operativo e dei requisiti di temperatura del dispositivo e selezionare il tipo di pacchetto appropriato.Allo stesso tempo, la ragionevole progettazione di dissipazione del calore è anche la chiave per garantire il funzionamento stabile del dispositivo.Nell'applicazione pratica, possiamo ottimizzare l'effetto di dissipazione del calore aumentando i dissipatori di calore e migliorando la ventilazione.

Domande frequenti [FAQ]

1. Qual è l'intervallo di temperatura operativa di TPS5450DAR?

La temperatura operativa di TPS5450DAR varia da -40 ° C a 125 ° C.

2. A quali applicazioni è adatto il TPS5450DDAR?

È adatto a una vasta gamma di applicazioni tra cui industriali, automobili e telecomunicazioni.

3. Qual è la sostituzione e l'equivalente di TPS5450DAR?

È possibile sostituire TPS5450DAR con TPS5450DDA, TPS5450QDDARQ1 o TPS5450DDARG4.

4. Quali caratteristiche offre la protezione TPS5450DDar?

Offre caratteristiche di protezione tra cui protezione eccessiva, arresto termico e blocco di sottotensione.