摘要：TpS5430是TI（美國德州儀器公司）最新推出的一款DC/DC開關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片。其優(yōu)越的性能使得它剛剛上市就受到廣泛關(guān)注。本文描述了該芯片的特點、參數(shù)、功能、結(jié)構(gòu)，并結(jié)合實踐情況對其在地震前兆觀測儀器中的應(yīng)用進行了介紹。

一、引言

地震前兆觀測儀器是地震前兆觀測的重要組成部分。只有儀器穩(wěn)定、工作可靠，才能為地震前兆分析工作供應(yīng)持續(xù)的原始數(shù)據(jù)。不斷的挖掘和采用高性能的元器件替換相對性能低的、舊的元器件是改善儀器性能的一條途徑。

TpS5430是TI公司最新推出的一款性能優(yōu)越的DC/DC開關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片。我們對其進行了開發(fā)，并將其應(yīng)用到了TJ-2型體積式應(yīng)變儀的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

二、TpS5430簡介

1.TpS5430特性

TpS5430具有良好的特性，其各項性能及重要參數(shù)如下：

高電流輸出：3A（峰值4A）；

寬電壓輸入范圍：5.5~36V;

高轉(zhuǎn)換效率：最佳狀況可達95%;

寬電壓輸出范圍：最低可以調(diào)整降到1.221V;

內(nèi)部補償最小化了外部器件數(shù)量；

固定500kHz轉(zhuǎn)換速率；

有過流保護及熱關(guān)斷功能；

具有開關(guān)使能腳，關(guān)狀態(tài)僅有17uA靜止電流；

內(nèi)部軟啟動與其他同類型直流開關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片相比，TpS5430的高轉(zhuǎn)換效率特別值得關(guān)注。

圖1為在12V輸入電壓、5V輸出電壓時TpS5430轉(zhuǎn)換效率與輸出電流的關(guān)系曲線圖。

圖1TpS5430芯片的效率-電流關(guān)系曲線圖

2.功能和結(jié)構(gòu)

（1）管腳說明：

TpS5430采取8腳SOICpowerpADTM封裝，形式如圖2。

圖2TpS5430封裝

（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能：

①晶振（Oscillator）頻率。

固定500kHz轉(zhuǎn)換速率，使得在同樣的輸出波紋要求下出現(xiàn)更小的輸出電感。

②基準(zhǔn)（Reference）電壓。

通過縮放溫度穩(wěn)定能隙帶電路的輸出范圍，基準(zhǔn)電壓系統(tǒng)出現(xiàn)精確的基準(zhǔn)信號。經(jīng)測試，在允許的溫度范圍內(nèi)，1.221V電壓輸出時能隙帶和縮放電路保持平衡。

③ENA（使能腳）和（SlowStart）內(nèi)部軟啟動。

當(dāng)ENA腳上的電壓超過極限電壓時轉(zhuǎn)換器和內(nèi)部的軟啟動開始工作，低于極限電壓，轉(zhuǎn)換器停止工作軟啟動開始復(fù)位。ENA腳接地或電壓小于015V時轉(zhuǎn)換器停止工作。ENA腳可以懸空。

④UVLO（欠壓鎖定）.

TpS5430帶有UVLO電路。無論在上電或掉電過程中，只要VIN（輸入電壓）低于極限電壓，轉(zhuǎn)換芯片不工作。UVLO比較器的典型遲滯值為330mV.

⑤BoostCapacitor（啟動電容）.

在BOOT腳和pH腳間連接0.01F的陶瓷電容，為MOSFET的高端供應(yīng)門電壓。

⑥VSENSE（外部反饋）andInternalCompensation（內(nèi)部補償）.

輸出電壓通過外部電阻分壓被反饋到VSENSE腳。在穩(wěn)定狀態(tài)下，VSENSE腳的電壓等于電壓參考值1.221V.TpS5430擁有內(nèi)部補償電路，簡化了芯片設(shè)計。

⑦VoltageFeedForward（電壓正反饋）.

內(nèi)部的電壓正反饋保證了無論輸入電壓如何變化電源芯片都有一個恒定的增益。這大大簡化了穩(wěn)定性分析，改進了瞬態(tài)響應(yīng)。TpS5430的正反饋增益典型值為25.

⑧pulse-Width-ModulationControl（脈寬控制）.

轉(zhuǎn)換器采取固定頻率控制方式。

⑨Overcurrentprotection（過流保護）.

過流保護電路使得電流超過極限值時，內(nèi)部的過流指示器設(shè)置為真，過流保護被觸發(fā)。

⑩ThermalShutdown（熱關(guān)斷）.

接點溫度超過了溫度關(guān)斷點，電壓參數(shù)被置為地，高端MOSFET關(guān)斷。受軟啟動電路的控制，當(dāng)接點溫度降到比溫度關(guān)斷點低14℃時，芯片重新啟動。