TPS65251带上负载后电压输出降低问题
楼主WEIDONG HAN想使用TPS65251设计一款降压转换的电压，，但是对其功能以及如何使用不太明白，在使用过程中，出现了输出电压偏低的问题，故发帖求助： 我的电源芯片选用的是TPS65251，空载输出时，三路输出电压都正常，但是带上负载后，输出电压都变低？不知道是什么原因请帮助分析一下！三路输出电感都没有发烫，电感没有饱和。
帖子链接如下所示：http://www.deyisupport.com/question_answer/analog/power_management/f/24/t/49974.aspx?pi2132219853=1
TI FAE: Johnsin Tao 解答了楼主的问题，并且提出了相关的设计疑问：将电路图上传上来看一下？ 可以的话包括layout？ 芯片底部的PowerPad是需要接地的，并且要打孔到其他层，用于扩展散热面积，协助芯片散热，散热不好是会使得带载能力变差的。是完全不能带载，还是带载能力变差，建议你用负载机测试一下实际的带载能力。
TI FAE: Jim Chen也提出了相关的疑问，如下图所示:
下面我们看看楼主对于相关问题的进一步描述吧：空载时都有电压，基本正常，只要一带负载，电压就降低，BUCK1是:0.5V,BUCK2是:0.2V,BUCK3是:0.05V,LI,L2.L3都是TDK电感,VLC5045T-4R7M, 滤波电容是22UF.
还有就是楼主的原理图设计文件，如下图所示：
我们再来看看楼主的PCB文件，看看是否有问题：
对于楼主的原理图的设计，以及PCB文件的布局，我们来看看TI的技术人员是如何回答的吧：你的电路和TI提供的方案：http://www.ti.com.cn/cn/lit/ug/slvu399a/slvu399a.pdf 基本上是一致的，差异主要是电流限制，以及反馈回路中与40.2k电阻并联的电容（这个电容在bom表中确实是470pF)。 经计算应该是取4.7nf。 按照你的描述，你还是没有确认三路负载的大小或者说保护点？ 无法推断是过流保护，还是电感饱和导致的输出电压被拉低。或者你可以测试一下输出电压的波形，如果是过流保护了，芯片会每隔10mS启动一次，然后再保护，所以在输出波形上应该是可以表现出来的。从layout看，是乎没有体现出，你需要再确认一下你芯片底部的powerpad是否有打孔到中间层的GND用于散热，原因是作为三路内部开关的降压芯片，芯片的温度会很高的，必须要有效的散热设计，这个是影响带载能力的。
对于TI技术人员的疑问，我们需要看看楼主PCB的背面文件，看看是否有问题：芯片底部的散热焊盘中间打孔了，连到反面的电路板，我是双面板，并且TPS65251芯片温度不高！楼主的解释如下：
楼主的背面PCB文件如下所示：
对于楼主的疑问，我们看看TI的技术人员是如何回答的吧：之所以现在芯片不烫，是因为芯片没有带载(目前芯片基本上处于shutdown状态）. 建议尽快做带载测试，以及测试一下输出的波形。
对于TI技术人员的回家，楼主的疑问如下：我给反面的芯片底部过孔通过四根铜丝连到了覆铜地，带上模拟负载电阻1k欧母.上电后,芯片有温度上升,将22UF电容换成100UF电解电容,BUCK3电压还是没达到要求,3.3V的电压只有2V,BUCK1DE 的电压1.2V,接近要求只有1.18V.BUCK1的电压波形基本正常,但BUCK3的波形不正常,波形跳动,1V位置是一条直线,上面有跳动波形.
下面我们再来看看TI FAE: Johnsin Tao 的回答吧：输出电容22uF没有问题, 不需要增加到100uF来稳压。 也就是说3路输出带1~3mA左右的电流就会导致输出电压异常吗？能确认到芯片温度上升到多少? 按照你这么小的负载，应该不会很有明显的温升的。PowerPad是要接GND的，如果是2层板，对于芯片背面应该是用尽量大面积的GND铜箔协助芯片散热的。见datasheet关于4层板热阻的描述。
楼主补充了一下测试的问题：只要一带负载，电压就降低，一开始带了LED灯，电压就变低了！无论负载大小，电压都降低！不知道原因在哪里？
我们看看TI 技术人员的建议：之前提过电路图没有问题，重新layout一版再看看，参考EVM板layout，另外芯片采用TI免费样片或者来自TI授权代理商。
以上就是对于楼主使用TPS65251 一些控制以及使用的问题的回答。我们可以好好学习一下。
那么TPS65251究竟是一款什么样子的芯片呢？我们改如何正确的使用TPS65251 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TPS65251这款芯片的详细功能，如下图所示，是TPS65251的封装结构图：
关TPS65251的封装，其实就是很简单的QFN 40PIN的结构，整体的设计非常简单，下面我们来看看TPS65251的的输入输出参数，如下图所示：
如上图所示，我们可以看到TPS65251 的输入电压范围为4.5V到18V，输出电压范围为0.8V到17V。最大输出电流为3A，最大的工作频率为2MHZ，可以说频率是相当的高了，对于PCB画板也有很高的要求，典型的控制拓扑结构为BUCK，也就是说TPS65251只能实现降压输出。了解了TPS65251的这些参数。这个对我们的设计就简单多了.
下面我们再看看TPS65251 的典型的应用电路图，如下所示：
下面我们就来详细的了解一下TPS65251的设计中需要注意的一些问题，首先看看TPS65251的工作温度范围，如下图所示：
从上图中我们可以看到TPS65251的工作温度范围是从-40度到125度。已经是很宽的范围了，我们在设计的时候还需要注意TPS65251的热阻的参数，如下图所示，计算一下内部的温升：
了解了TPS65251的相关参数，我们就要知道如何计算TPS65251的电路参数了，如下图所示，输入电容的计算：
如上图所示，对于TPS65251的输入电容个，最好使用10uF的X7R的陶瓷电容，那么对于输出电容的计算呢，我们也一起看看：
对于输出电容的选择，正如前面所说的，22uF以上的陶瓷电容是很好的选择，对于输出电感的计算可以参考下面的公式：
我们还需要关注电流与阻抗的关系，如下图所示：
还有就是输出电压的计算公式了，如下图所示：
最后需要所需要注意的就是PCB布局的问题了，这一点也是最容易出现问题的地方，尤其是热焊盘的布局，我们可以参考TI推荐的方案。
以上就是关于TPS65251带上负载后电压输出降低问题的分析学习，以及使用于TPS65251设计电路需要注意的一些问题，与大家分享一下。
需要补充一点的是，关于TPS65251的设计中还需要注意的一个地方就是环路补偿的部分，如果这个部分的补偿不合理的话，可能导致电源工作不稳定，甚至出现无法带载的情况，关于环路的计算，可以参考TI提供的计算公式，如下图所示的部分：
