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关于芯片TPS63060超标使用的问题

时间:10-02 整理:3721RD 点击:

             楼主mute 想使用TPS63060设计一款电源转换器,而且是想超规格使用,但是对其功能以及如何使用不太明白,故发帖求助:我想用TPS6360,标称最高输入电压是12V,最大耐压是17V。不知道能不能用在最高输出12.6V的锂电池上?因为锂电特性,所以电压肯定不会超过12.6V,工作一会电压也会降下去,不知道这个5%的超标使用能不能用在正式产品里?

帖子链接如下所示:http://www.deyisupport.com/question_answer/analog/power_management/f/24/t/45487.aspx

               TI FAE: Kevin Chen1 , Carter Liu 解答了楼主的问题:不建议这样使用,而且设计的时候需要留出一定的裕量,才能保证产品的可靠性。

         对于这个问题,楼主对应用条件做出了进一步的解释:因为要升降压,4-12.6V输入,5V输出,只有这颗芯片比较适合。想了想还是放个1N4007在前面,降压使用。虽然整体效率低了一些,不过对电源效率需求不高,还可以防电源接反。另外再请教:如果供电电源线比较(大概1米),每40ms,其中20ms需要输入电流200mA,另外20ms需要输入电流700mA(输出电流略低,因为常规使用4-6V输入,5V输出,输入输出输出电流不会差太多)除了规格书上推荐的20uf输入电容外,是否还需要加大容量的固态电解来平稳输入电压吗?大概需要多少容量?输出电容推荐的是22uf×3,也需要再加吗?对电源了解不多,还请指点,免得走了弯路,非常感谢!

         我们看看TI FAE对这个问题的回答吧:输入2个10uF陶瓷电容够了,输出采用3个22uF电容也足够。但是需要注意因为你的输入采用了较长的导线,可能存在较大的寄生电感,这样在TPS63060的输出可能存在非常大的震荡电压,甚至烧芯片,您需要确认。所以你需要注意你导线的选择,同时在导线的输出处增加一个330uF甚至更大的电容来稳压。(可以在调试中注意一下)。

             

               其次对于上述,因为采用12.6V供电,超过芯片推荐的12V供电,而采用二极管是可行的,尽管它影响效率。但是我个人认为12.6V供电可以考虑不增加二极管,原因是Vin脚的最高耐压是17V,也就是17V之后才是高风险。datasheet推荐的测试电压Vdd采用的是12Vmax, 这个通常是有buffer的,个人认为超标5%,是低风险。如果不是很在意效率的情况下,增加二极管完全符合datasheet,当然是最安全的。

                对于TI技术人员提供的解决方案,楼主的看法呢,我们一起看看:想与您再确认一下,是在【输出】加一个比如470uF的固态电解电容吗?我还以为是在输入端加电容,因为在TPS63060EVM-619这份demo板的电路图里看到,是在输入端加了一个100uF的电容。因为推荐的电感不好找,我选了个Vishay的IHLP-2525CZ-01,http://www.vishay.com/docs/34104/lp25cz01.pdf,是不是只要电感能支持高频【Frequency range up to 5.0 MHz】,就没问题吧?

              我们看看TI技术人员对于这个问题的解答吧:在芯片的Vin脚layout 20uF的陶瓷电容就足够瞬态稳定可。 100uF电容其实只要是考虑到输入源到板子上这部分供电的影响,正如我之前提到如果你是采用导线供电,在导线的输出端增加一个330uF甚至更大的电容一样,可以滤除寄生电感所导致的震荡电压或者说是稳压。 电感如你所选,这样类似的功率电感都是可以的。

             对于PCB的详细布局方面的问题,TI技术人员推荐的方案: 要注意的是输入电容2个10uF layout上是要尽量靠近芯片输入脚Vin, 而较大的330uF是在板子的输入端。

            下面我们来看看楼主的PCB的布局方面,如下图所示:板子基本画好了,宽度所限,输入的0805 10uF电容,有一个电容的地线,只能通过BOTTEM的铺地和通孔来解决了。

             输出的电容(用的是5v fixout芯片),PCB布局如下所示:

           

             从上图我们可以看到,楼主在输入输出的都放了一个0.1uF的0603电容。电源和地的宽度要不要再增加呢? 现在1.5mm的宽度,看一些资料说1mm=1A,这板子有700mA的峰值电流。

           对于此PCB布局,TI的技术人员也给出了肯定的答复,是没有什么问题的。

                 以上就是对于楼主使用TPS63060 一些控制以及设计使用方面的问题的回答。我们可以好好学习一下。

                 那么TPS63060究竟是一款什么样子的芯片呢?我们改如何正确的使用TPS63060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TPS63060这款芯片的详细功能,如下图所示,是TPS63060 的封装结构图:


           关于TPS63060封装,其实就是很简单的DSC 18PIN的结构,整体的设计非常简单,下面我们来看看TPS63060的的输入输出参数,如下图所示:

             如上图所示,我们可以看到TPS63060 的输入电压范围为2.5V到12V,输出电压范围为2.5V到8V。最大开关频率为2MHZ左右,可以说是比较高频的设计了,典型的控制拓扑结构为BUCK——boost,也就是说TPS63060是可以实现升降压输出的。这个对我们的设计就简单多了.

           下面我们再看看TPS63060的典型的应用电路图,如下所示:

           关于TPS6306x0器件主要是为了给多节电池供电的产品提供了一套电源解决方案。主要就是BUCKBOOST的拓扑结构了。不过其各种保护功能还是相当的全面的。我们注意一提TI推荐的工作参数,如下所所示:

  

              从上图我们可以看到推荐的最大输入电压范围为12V,而楼主想使用的环境为12.6V,有点超规格了。TI推荐了串二极管的方案,也是可行,不过考虑到1A的输出电流,二极管的损耗在1W左右,需要考虑效率以及散热的问题了。

             我们在设计的时候,也最好是按照下面的工作曲线来设计电源:

            关于输出的电感电容的参数的选择,我们可以参考下面的表格:

          关于输出电感,可以直接借用下面的产品:

       关于输入电容的选择,容量至少在20uF以上,考虑到EMI,以及纹波要求,陶瓷电容最好,但是注意靠近VIN和GND放置。

           关于输出电容的选择,可以参考上面的电容与电感的匹配规格表。不过PCB的放置还是需要注意的,尽量靠近VOUT 和芯片的PGND了。

          关于BYPASS电容的选择,TI推荐的规格为0.1uF,最大不要超过0.22uF.而且需要靠近VAUX放置。如下图所示:

          最后就是输出电压的设置为了,可以参考下面的公式,如下图所示:

          最后我们需要关注的就是芯片的散热的问题了,说到底,就是要充分利用芯片本身的热焊盘,结合PCB的过孔来充分的去散热。


         以上就是关于芯片TPS63060超标使用的问题的分析学习,以及使用于TPS63060设计电路需要注意的一些问题,与大家分享一下。

TPS63060的设计上除了需要注意输入输出相关的参数的降额以外,还需要重点关注的就是PCB布局方面的问题了,尤其是输入输出电容需要尽量的靠近TPS63060的PIN脚以及接地点,再就是三人问题,最好是在TPS63060的热焊盘下面铺铜,并且增加过孔来散热。

对于TPS63060的设计我们还可以参考TI 提供的评估板:TPS63060EVM-619 。TPS63060EVM-619 采用 TPS63060 的可调版本,输出电压设置为 5V。 该 EVM 输入电压在 2.5V 至 12V 之间时,输出电压可以在2.5V到8V之间自由调节,最大输出电流在1A以上,下面就是TPS63060EVM-619 的外形结构图。

关于TPS63060EVM-619 的相关设计资料,我们可以参考下面的文档,当然在设计中也可以直接参考使用,如下图所示,TPS63060EVM-619 的基本参数文件:

TPS63060EVM-619 的原理图如下所示:

我们在使用TPS63060设计电路的时候,也可以试一下TI的在线仿真工具,也就是WEBENCH,进行原理图的设计,元件的选择,参数的计算,以及相关的仿真等,功能十分强大,对我们的设计有很大的参考作用,大家都可以去了解一下。

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