TPS5430正负电源模块

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Chapter1 TPS5430正负电源模块

原文链接：https://blog.csdn.net/HDUGEEK/article/details/128159983

一、芯片重要参数

（1）输入电压范围：5.5V~36V

（2）输出电压范围：1.23V~31V

（3）最大输出电流：3A

（4）静态电流： 3mA

二、tps5430参考电路讲解以及PCB布局

1.正压降压（15V转12V）

1.1原理图
原理图参考下图，输入C3尽力靠近芯片输入端口VCC，EN悬空默认为芯片工作状态。C4的电容值必须为0.01uF。输出电压公式(R1 / R2 + 1) * 1.221。

1.2器件选择
（1）L1：由于tps5430芯片的峰值电流为3A，选择的电感峰值电流要大于等于3A，选用10uH电感（一般选择饱和电流更大的一体成型电感）。

（2）C3：由于开关波形的存在，电容必须选用有极性的电容才能更好的起到滤波的效果，容值合适即可，不可过大，这样会加重开关电源开启时的电流负担，正压滤波电容耐压值一般需要大于输入电压，最好是2倍。这里选择10uF钽电容来滤波。

（3）D1：开关电源需要整流滤波才能输出直流电压，所以整流二极管的选型也很重要，模块设计时兼容性价比采用了SS34，即为40V反偏电压，3A最大电流，能满足电流设计，有条件的可以使用SS54或者SS56等更大功率的管子，可以提高输出电流的稳定度。

1.3PCB布局

注：U2、U3为贴片排针

布局指点：

输入电容C1与芯片输入电压引脚7（VIN）以及芯片接地引脚形成的回路面积尽可能小。（如图右下角绿色边框内部区域）
芯片引脚8（PH）应该靠近捕获二极管D1以及电感L1，并尽量减小PCB面积来防止过度电容耦合。二极管D1也应较靠近PH端来最小化输出电流回路面积。（中间紫色边框区域）
芯片引脚1（BOOT）靠近电容器C2，尽量减小导线轨迹长度。
铺铜区域和布线避免锐角和直角，便于电压电流传输。
线宽的大小根据原理图电流大小设计,例3A大概用100mil_{120mil、2A大概用60mil}80mil、1A用40mil~60mil。电流回路上线一定要够粗，保证有一定的余量。
电感下面最好不要铺铜，减小电感开关纹波的电磁效应。

2.正压降负压（15V转-12V）

负电压的器件选择跟正电压一致，这里不再重复。PCB布局要求基本一致，但有些重要点会在下面强调。

2.1原理图
输出电压公式(R1 / R2 + 1) * 1.221。

2.2PCB布局

Chapter2 使用tps5430制作正负DC-DC降压电源，tps7a47和tps7a33制作正负LDO线性电源

原文链接：https://blog.csdn.net/qq_41120409/article/details/90127517

今天，小刚我制作了一款DC-DC和LDO线性电源，其输入范围为10V-35V
配置4个电源输出端分别为：
开关电源tps5430-------------------------正负12V 正负5V
LDO线性电源tps7a47和tps7a33-----正负5V 正负3.3V

第一部分、TPS5430制作正负DC-DC降压电源

先来介绍TPS5430这款芯片
TPS5430参数

从表中可以看出TPS5430其输入电压范围很大，输出电路也很大3A开关频率为500kHz是一款非常适合给大功率系统供电的电源芯片。
其电路图参考数据手册上给出的电路方案。这里介绍几个注意事项：
一、TPS5430负压电路，只需要将输出正向端改为地端，把地端改为负向端即可。

二、电感的计算，因为我在实际计算时发现我目前的电感值和芯片数据手册上的值不匹配。
电感分类

电感量L：L越大，储能能力越强，纹波越小，所需的滤波电容也就小。但是L越大，通常要求电感尺寸也会变大，DCR增加，导致DC-DC效率降低，相应的电感成本也会增加。

二者不可兼得，苦笑.jpg

直流电阻DCR：指产品电极之间所用漆包线的总的直流电阻，根据W=I2R，DCR可造成能量损耗， 降低DC-DC效率，也是导致电感发热的主要原因；

BUCK型DC-DC电感计算公式为：


将输出输入输出电压带入即可算出电感值，由于所求电感值为最小值，所以可以将电感值稍微取大，记住电感的选型是功率的磁芯封闭电感！！

可在电源输入端加一个开关，输出端加一个LED灯。
并且在输出并联许多电容，对于能否降低纹波还没得到证实。
电源上部放器件部分最粗走线不要覆铜，避免环路，底部可覆铜，实测覆铜可减少纹波

第二部分、TPS7a33,TPS7a47制作正负LDO线性电源

关于TPS7a47和TPS7a33芯片不过多介绍，这两款芯片非常适合给运放供电，在仪器仪表应该广泛。

我就讲一下我制作过程种遇到的几个点吧

1.TPS7a47对应引脚接地决定其输出电压大小

2.记得使能EN接输入电压即可
3.其封装比较难以焊接，要用锡膏和热风枪吹上去，锡膏要抹匀引脚，多了，可用镊子在吹的过程种压一下
加LED灯和开关(个人喜好）
最后给出我画的图

第一款板子正负电源纹波为22mv左右。

TPS7A33系列线性稳压器是负电压(–36V)，超低噪声（16μVRMS，72dBPSRR）线性稳压器，能够为最高1A负载供电。TPS7A33系列产品装有一个补偿金属氧化物半导体(CMOS)逻辑电平兼容使能引脚(EN)，此引脚允许可由用户定制的电源管理方案。 其它提供的特性包括内置电流值限制和热关断以在故障情况下保护此器件和系统。由于在设计中主要使用双极技术，TPS7A33适合于高准确度，高精度测量仪器应用。在此类应用中，为了获得最大的系统性能，规整的电压轨很关键。 此特性使得此款器件非常适合为运算放大器，模数转换器(ADC)，数模转换器(DAC)，和其它高性能模拟电路供电。（图左）

型号：TPS7A3301RGWR（TPS7A3301）线性稳压器
描述：IC REG LIN NEG ADJ 1A 20VQFN
批次：新年份
输出配置：负
输出类型：可调式
稳压器数：1
电压 - 输入（最大值）：-36V
电压 - 输出（最小值/固定）：-1.18V
电压 - 输出（最大值）：-33V
电压降（最大值）：0.8V @ 1A
电流 - 输出：1A
电流 - 静态 (Iq)：100 µA
电流 - 供电（最大值）：950 µA
PSRR：72dB（10kHz）
控制特性：使能，软启动
保护功能：过流，超温
工作温度：-40°C ~ 125°C
安装类型：表面贴装型
封装/外壳：20-VQFN （5x5）

TPS54160负电压电路

LT3045 / LT3042

LT1764

Chapter3 TPS5430开关电源 正负电源 低噪声设计 选材分析 布局布线分析 原理图PCB分析

原文链接：https://blog.csdn.net/kvdz_taobao_com/article/details/103510539

基本原理

开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态。具体的原理我们不做详解。开关电源相对于线性电源有体积小、重量轻、效率高等优点，但缺点会产生不小的开关噪声，也就是常说的电源纹波。

芯片选型

今天要介绍的是TI(德州仪器）的电源芯片TPS5430。
1、输入电压宽（ 5.5 V to 36 V）
2、负载能力强，高达3A的输出电流(峰值可达5A)
3、高效率，芯片标称最高可实现95%的效率
4、宽范围输出，最低可以输出1.22V
如果需要更大电流的话可以使用TPS5450替代，输出电流最大可扩展到5A，但是电感电容等选型也需要对应更高指标。

原理图&3D-PCB

这里我们设计的电路为正负电源输出，也就是正电压为降压输出，负电压为反压输出。负电压输出由于存在2倍压差，所以一般来说，电源纹波也会比正压降压的大2倍以上。图中VDD为正压输出，VEE为负压输出。

具体讲解

1、正压降压

原理图参考下图，输入C4,C5尽量靠近芯片输入管脚，芯片EN使能端可悬空，悬空默认为使能工作状态。特别注意C1电容容值必须为0.01uF。输出电压的具体计算公式Vout=(R1 / R2 + 1) * 1.221。

2、负压反压

原理图参考下图，这是开关电源的负压拓扑电路。特别是要注意C8电容的极性，由于GND的电势比负电压高，所以是电容的正向端接GND，负端接负电源。EN使能端可悬空，悬空默认为使能工作状态，C1电容容值也必须为0.01uF。输出电压的具体计算公式Vout=(R3 / R4 + 1) * 1.221。

3、L1,L2电感选型

由于TPS5430芯片峰值电流为5A,所以在电感选型上对饱和电流这个参数要求有一定余量，选取峰值电流大于等于5A的电感，基本峰值大小要达到12*12mm的尺寸。这款模块上我们选用的是10uH的屏蔽电感。有条件的话可以选用饱和电流更大的一体成型电感。（我们设计了一款贴片版本的TPS5430使用的就是一体成型电感）

4、C2,C8电容选型

由于开关波形的存在，电容必须选用有极性的电容才能更好的起到滤波的效果，容值合适即可，不可过大，这样会加重开关电源开启时的电流负担，这款模块上选用的是22uF的钽电容，钽电容对开关电源的纹波有着良好的滤波效果。正压滤波电容耐压值一般需要大于输入电压，最好是2倍，负压滤波电容耐压值需要大于输入电压加上输出电压的绝对值，条件允许的话也可以选2倍。

5、D1,D2整流二极管

开关电源需要整流滤波才能输出直流电压，所以整流二极管的选型也很重要，模块设计时兼容性价比采用了SS34，即为40V反偏电压，3A最大电流，能满足电流设计，有条件的可以使用SS54或者SS56等更大功率的管子，可以提高输出电流的稳定度。

6、PCB布局

参考官方的设计，整体布局上注意事项，第一就是整流二极管的正极和芯片的第9引脚也就是散热焊盘尽量的接近，一起接到GND上，特别注意的是负压电路散热焊盘需要接V-而不是GND，不然芯片会短路。第二电压反馈电阻尽量靠近芯片。第三滤波电容尽量靠近输出端。

7、PCB布线

在布线上需要注意以下两点，第一，所有的电流回路上线一定要够粗，有一定的电流余量，第二，为了减小电感开关纹波的电磁效应，电感下面最好是不覆铜或者挖空。