目录

前言

一、 芯片输入输出特性

1. 输出电压

2. 输出电流

3. 输出功率

二、 芯片各引脚的设计和外围电路元器件的选型

1. ENA脚

2. VIN脚的输入电容

3. 输入纹波

4. 分压电阻

5. 输出电感

6. 输出电容

7. BOOT电容器

8. 环流二极管（肖特基二极管）

前言

这是基于芯片手册加上自己的一些理解，也查阅了很多资料，然后写成笔记记录下来了。

芯片：TPS5430

功能：24v电压转换成15v

电路图：

一、 芯片输入输出特性

15v电源模块的芯片型号是TPS5430，输入电压范围：5.5V~36V，他的输出特性有如下几点

1. 输出电压

芯片内部有一个基准电压，由VSENSE脚在25°C下输出电压1.221V，然后经过分压电阻得到想要的电压值，电压公式为：Vout =（公式是在wps编辑的，复制过来就怪怪的）

该电路的R1=887,R2=10K

Vout=((0.887+1000)/0.887)*1.221=15V

2. 输出电流

3A的持续（峰值4A）输出电流，峰值电流的持续时间参数还没有找到有待更新。

3. 输出功率

TPS5430芯片的效率是90%左右(手册是95%，但是我还是留有一定余量)，我的输出电流最大约1.5A，电压是15v，得到输出功率是22.5W。那么所需的输入功率为22.5/0.9=25W。这个电路的24v输入由明维的EPS-65S-24电源模块提供，功率是65w，完全可以达到输入功率的要求。

二、 芯片各引脚的设计和外围电路元器件的选型

1. ENA脚

使能脚可以用来禁用TPS5430，当它悬空的时候，内部通过上拉电流源实现运行，现目前的设计我都是考虑的将它悬空。

2. VIN脚的输入电容

芯片手册推荐使用10uf的电容，条件允许多加一个10uF的电容也是可以的。

电容的选择：

        * 耐压

明维的EPS-65S-24电源模块，输出电压范围在22.8~27.6V。考虑1.5~2倍的余量，可以选择42~56v之间的耐压值，最终确定耐压为50v。

        * 封装和材质

在体积和成本两者因素下，一般小于10uF优先选择陶瓷电容；10uF~几百uF优先选择钽电容；几百uF以上优先选择铝电解电容。在这里可以选择陶瓷电容。10uF且耐压50V的陶瓷电容封装基本上都是1206及以上且多数是X5R和X7R两种选择。这两个材质最大的区别在于他们的温度系数不同，X5R的工作温度范围：-55~85℃，X7R的工作温度范围：-55℃~125℃。X7R的工作温度范围较宽更适合电源的设计，所以最终选择了X7R的材质。而封装越大电容的频率特性越好，综合分析选择封装为1210材质为x7r的瓷片电容。

3. 输入纹波

TPS5430芯片提供了输入纹波电压的计算公式：

 IOUT(MAX) 是最大负载电流：这里为了留够足够的余量代入了芯片3A的最大持续输出电流

f SW 是开关频率：芯片提供了固定值500kHz；

CIN 是输入电容值；

ESRMAX ：手册里解释是输入电容器的最大串联电阻，其实就是非理想电容本身会等效出来一个串联电阻，也会等效出来电感叫做ESL但是这个参数很多电容数据手册里面的介绍都很少，但是在高频的电路中ESL也同样不能忽略。在众多的手册中找到了10uF电容的ESR随频率变化关系的曲线图，查表可以看到当频率是500KHZ时，ESR为0.002Ω。

代入纹波计算的公式最终得到纹波大约有：

=80mV（谁懂这个水印怎么删除啊！！！！逼疯文盲了）

所以最大输入电压是VIN+VIN/2=24V，满足电容充足余量的耐压要求。实际上在考虑元器件耐压时一般都会多出1.5到2倍的余量，所以计算纹波电压只是加深了一下我对纹波电压的理解，在元器件耐压的选型上面并没有较大的影响，因为我的余量很充分。但不得不说纹波电压和纹波电流是电源设计非常重要的两个指标，后续我肯定也需要更深入的学习。

4. 分压电阻

分压电阻的值在上面介绍了，要单独提一下关于它封装的选择。

流过两个电阻的电流为：15/（10000+887）=0.001A

所以加在10k和887两个电阻的功率分别是20mW和0.8mW

电阻的封装选择：

        *电阻的额定功率

        封装0402以下的功率会小一些而且考虑到焊接的便利所以不做考虑，0402封装的常见功率是125mW和62.5mW，0603封装的常见功率是125mW和250mW，比0603封装还要大的电阻也没有考虑了，因为它的各种参数都会有过剩的情况。

        *电阻的额定电压

前面筛选出了0402和0603两种封装的电阻，0402的额定电压是50v而0603的额定电压是75v，而这个电路输出电压是15v，所以二者额定电压都超了三倍以上，都是满足的。

因为对空间没有很高的要求，并且0603的功率及耐压都比0402高，这也会延长电阻的使用寿命，综合考虑下选择了0603。

5. 输出电感

手册介绍了输出电感的计算公式：

VOUT(MAX)最大输出电压：15v

VIN(MAX)最大输入电压：27v

VOUT输出电压：15v

KIN:电感器纹波电压值与最大输出电流之比，在TPS5430设计中带入0.2-0.3

IOUT:输出电流约1.5A

代入以后得到LMIN==30uH

使用最近的电感标准值，选取33uH，电流留够充分的余量选择4A。

6. 输出电容

手册介绍了关于输出电压的计算

fLC取18KHZ，代入COUT=72uH，设计了三个22uF的电容并联差不多就正好匹配了这个电容要求。手册中推荐是有极性的电容，所以选择了钽电容吧，搜了一些钽电容、陶瓷电容、铝电解电容三个作为DC-DC输出电容的比较：

        * 在范围较大的频率段的ESR：

陶瓷电容的ESR很低，但是容易收到频率的影响，ESR变化幅度很大，是有可能大到1欧的；

钽电容的ESR比较高，但是稳定基本不会收到频率影响；

铝电解电容ESR很高，但是稳定基本不会收到频率影响。

        * 在相同电压不同温度环境下ESR：

钽电容和陶瓷电容作为输出电容的ESR相对更稳定。

在网上了解到输出纹波受到了电容ESR的极大影响，大容量而ESR又低的电容价格都比较贵，所以很多开关电容都会选择并联的策略，用ESR相对较高但稳定性也高的钽电容并联，这样ESR通过并联阻值减小，输出纹波和稳定性都得到了提升。

7. BOOT电容器

在BOOT和PH引脚之间连接一个0.1uF的低ESR的陶瓷电容器。这个电容器可以为高侧的MOSFET提供栅极驱动电压。手册推荐X7R和X5R，因为他们在不同温度下的值保持稳定，但是X7R温度范围更宽，所以优先选择了X7R。

8. 环流二极管（肖特基二极管）

TPS5430设计是RH和GND之间需要用一个外部环流二极管来运行，作为续流二极管反向接在电路中。作用是防止电路中的电压电流突变，为反向的电动势提供耗电通道。电感通过它向负载提供持续的电流，以避免负载电流突变，起到平滑电流的作用。手册要求二极管的额定电压要大于PH处最大的电压，即VIN(MAX)=27V，峰值电流也要大于IOUT(MAX)=3A。

为了避免电压过大击穿二极管，电压应该留足够的余量考虑VIN(MAX)的两倍，也就是二极管反向击穿电压要大于50V，而电流需要大于3A。

选的是肖特基二极管SS54额定电压50V，额定电流4A，是满足上诉要求的，所以也就没有再做修改。

哦对了，这个文章完全是一个笔记，有不对的真的恳求指正！