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Um guia abrangente para configurar e usar o regulador de comutação TPS5450DDAR

Catálogo

O TPS5450DDAR é um chip regulador de comutação de interrupção de alto desempenho, fabricado pela Texas Instruments.Com sua alta corrente de saída, alta eficiência e funções de proteção embutida, é amplamente utilizado em sistemas de energia de vários equipamentos eletrônicos industriais e de consumo.Seu design fácil de usar permite que os engenheiros desenvolvam rapidamente soluções de energia de alto desempenho.Neste artigo, discutiremos alguns pontos-chave relacionados ao TPS5450DDAR, incluindo suas especificações, recursos, layout e aplicativos, para que você possa ter um entendimento profundo desse dispositivo.Então, vamos começar!

Visão geral do TPS5450DDAR

O TPS5450DDAR é um conversor PWM de corrente de alta saída que integra um MOSFET de baixa resistência e de canal n alto.Possui um amplificador de erro de tensão de alto desempenho que fornece precisão de regulação de tensão rígida sob condições transitórias.Além disso, ele também possui um circuito de bloqueio de subtensão para evitar a inicialização quando a tensão de entrada não atingir 5.5V.Um circuito interno de partida lenta é usada para limitar a corrente de ingresso, enquanto um circuito de alimentação de tensão é usado para melhorar a resposta transitória.Usando o pino ENA, a corrente pode ser reduzida para tipicamente 18µA quando a energia é desligada.Para reduzir a complexidade do projeto e reduzir a contagem de componentes externos, o loop de feedback do TPS5450DDAR é compensado internamente.

Alternativas e equivalentes:

• TPS5450DDA

• TPS5450QDDARQ1

• TPS5450DDARG4

Parâmetros técnicos do TPS5450DDAR

• TPS5450DDAR pertence à categoria de reguladores de tensão de comutação.

• Sua corrente inativa é 18ua.

• Sua topologia é Buck.

• Seu regulador de comutação tem uma frequência de 500 kHz.

• Este conversor é de 90 (Typ) por cento eficiente.

• Seu método de instalação é SMD ou SMT.

• TPS5450DDAR possui oito pinos e uma interface de saída.

• O conversor possui uma corrente de saída até 5A e uma corrente de pico de até 6a.

• O comprimento do TPS5450DDAR é de 5 mm, a largura é de 4 mm e a altura é de 1,55 mm.

• O conversor possui uma temperatura operacional mínima de -40 ° C e uma temperatura de operação máxima de 125 ° C.

• O conversor foi projetado com uma ampla faixa de entrada de tensão e pode operar dentro de uma faixa de tensão de entrada de 5,5V a 36V.

• O conversor será enviado no pacote So-PowerPad-8 e embalagem de fita e carretel para instalação rápida e entrega segura.

Esquema simplificado do TPS5450DDAR

Recursos e vantagens do TPS5450DDAR

O chip possui uma função de ajuste de tensão de saída de alta precisão.A tensão de saída pode ser ajustada através de um resistor externo com precisão de até ± 1 %.No modo de trabalho normal, sua frequência de comutação atinge 500kHz.Além disso, o chip também integra uma variedade de funções de proteção, incluindo proteção de insuficiência de entrada, proteção de superaquecimento, proteção de menor tensão de saída e proteção de curto-circuito.Ao mesmo tempo, o chip está em conformidade com os padrões da indústria e possui uma ampla faixa de operação de temperatura (-40 ° C a +125 ° C) e faixa de tensão de entrada (5,5V a 36V).Vale ressaltar que o TPS5450DDAR também está em conformidade com diretrizes ambientais como Reach, ROHS e WEEE.Além de se destacar em desempenho elétrico e simpatia ambiental, o TPS5450DDAR oferece muitos outros recursos.Entre eles estão:

Gerenciamento térmico: o TPS5450DDAR possui uma variedade de medidas de proteção de gerenciamento térmico integradas, incluindo proteção de superaquecimento, proteção contra sobrecarga etc., que podem garantir a segurança e a estabilidade do sistema.

Tensão de saída ajustável: A tensão de saída do TPS5450DDAR pode ser ajustada através de resistores externos para se adaptar às necessidades de diferentes cenários de aplicação.

Faixa de tensão de entrada ampla: A faixa de tensão de entrada do TPS5450DDAR é de 5,5V a 36V, que pode atender às necessidades de vários cenários de aplicação.

Alta integração: o TPS5450DDAR integra vários circuitos de proteção e controle, como MOSFET de potência, circuito de proteção de tensão reversa e circuito de limitação de corrente de saída, que pode reduzir o número de componentes externos e custos do sistema.

Alta corrente de saída: TPS5450DDAR pode fornecer uma corrente de saída de até 5A (corrente de pico 6A), que pode atender aos cenários de aplicação com altos requisitos de energia.

Alta eficiência: o TPS5450DDAR adota a tecnologia Swift ™ (Switcher com tecnologia FET integrada), que pode fornecer eficiência de conversão de até mais de 90 %, reduzindo assim o desperdício de energia e a perda de calor.

TECNOLOGIA SWIFT ™: TPS5450DDAR Adote a tecnologia Swift ™ da Texas Instruments (Tecnologia de frequência integrada de frequência integrada do regulador de troca de interrupção).Essa tecnologia integra o controlador e os MOSFETs lados e de baixo lado em um único chip, melhorando significativamente a eficiência e reduzindo os custos.Além disso, essa tecnologia ajuda os designers a simplificar o layout do circuito, melhorando assim a confiabilidade do sistema e o desempenho geral.

Como configurar a função SOFT START do TPS5450DDAR?

O principal objetivo da função de partida suave é impedir que a tensão de saída gerem corrente excessiva de entrada durante a inicialização.Quando a fonte de alimentação é ativada, a tensão de saída aumenta rapidamente e, sem controle adequado, isso pode causar corrente excessiva no circuito, prejudicando os componentes no circuito ou causando outros efeitos adversos.Através da função de partida suave, o TPS5450DDAR pode aumentar gradualmente a tensão de saída durante a inicialização, limitando assim a taxa de aumento da corrente.Isso ajuda a proteger os componentes no circuito e garante uma inicialização estável da fonte de alimentação.A seguir, são apresentadas as etapas gerais para configurar o recurso TPS5450DDAR SOFT-START:

Determine o tempo de inicialização: primeiro, determine quanto tempo queremos que a tensão de saída se estabilize de baixa a alta.Isso determinará o tempo constante para o início suave.

Conecte os pinos SS/TR: conectamos pinos SS/TR à fonte de energia ou tensão necessária.Se desejarmos ativar o recurso de partida suave, precisamos conectar o pino SS/TR a uma fonte de tensão externa.Se queremos inicialização rápida sem o SOFT START, precisamos conectar o pino SS/TR ao terra (GND).

Ajuste o tempo de início suave: de acordo com as necessidades, o tempo de início suave pode ser controlado ajustando a saída da fonte de tensão externa.A tensão mais alta resultará em uma inicialização mais rápida, enquanto a menor tensão prolongará o tempo de inicialização.Ao ajustar, verifique se o valor definido está dentro do intervalo permitido para evitar possíveis problemas desnecessários.

Verifique a função: conecte TPS5450DDAR à fonte de alimentação e carga de entrada e observe o processo de inicialização da tensão de saída.Se tudo estiver funcionando corretamente, a tensão de saída deve subir lentamente para um estado estacionário de acordo com o tempo de partida suave configurada.

Aplicações concretas do TPS5450DDAR

• carregador de bateria

• Adaptador de energia

• Reguladores de ponto de carga de alta densidade

• Sistemas de energia distribuídos de 12V e 24V

• Monitores de LCD, monitores de plasma

Layout do TPS5450DDAR

Diretrizes de layout

Conecte um capacitor de desvio de cerâmica de baixa ESR ao pino VIN.Tome cuidado para minimizar a área de loop formada pelas conexões do capacitor de desvio, pelo pino VIN e pelo pino de terra TPS5450DDAR.A melhor maneira de fazer isso é estender a área do solo do lado superior de baixo do dispositivo adjacente ao rastreamento do VIN e colocar o capacitor de desvio o mais próximo possível do pino VIN.A capacitância mínima recomendada de bypass é de cerâmica de 4,7 μF com um dielétrico X5R ou X7R.

Deve haver uma área de solo na camada superior diretamente abaixo do IC, com uma área exposta para conexão com o PowerPad.Use VIAS para conectar esta área do solo a quaisquer planos de terra internos.Use vias adicionais no lado do solo dos capacitores de filtro de entrada e saída também.O pino GND deve ser amarrado ao solo da PCB, conectando -o à área do solo sob o dispositivo, como mostrado abaixo.

O pino de pH deve ser roteado para o indutor de saída, o diodo de captura e o capacitor de inicialização.Como a conexão de pH é o nó de comutação, o indutor deve estar localizado muito próximo ao pino de pH e a área do condutor de PCB minimizou para evitar o acoplamento capacitivo excessivo.O diodo de captura também deve ser colocado próximo ao dispositivo para minimizar a área de loop de corrente de saída.Conecte o capacitor de inicialização entre o nó de fase e o pino de inicialização, como mostrado.Mantenha o capacitor de inicialização próximo ao IC e minimize os comprimentos dos rastreamentos do condutor.Os posicionamentos e conexões dos componentes mostrados funcionam bem, mas outros roteamentos de conexão também podem ser eficazes.

Conecte o (s) capacitor (s) do filtro de saída, como mostrado entre o rastreamento VOUT e o GND.É importante manter o loop formado pelo pino de pH, Lout, Cout e GND tão pequeno quanto prático.

Conecte o rastreamento VOUT ao pino VSense usando a rede de divisores do resistor para definir a tensão de saída.Não dirija esse rastreamento muito perto do traço de pH.Devido ao tamanho do pacote IC e ao pin-out do dispositivo, o rastreamento pode precisar ser roteado sob o capacitor de saída.Como alternativa, o roteamento pode ser feito em uma camada alternativa se um rastreamento sob o capacitor de saída não for desejado.

Se estiver usando o esquema de aterramento mostrado na figura a seguir, use uma conexão por conexão com uma camada diferente para rotear para o pino ENA.

Exemplo de layout

8. Como usar o TPS5450DDAR?

Ao usar o TPS5450DDAR, devemos prestar atenção aos seguintes assuntos:

Regulação e resposta de linha

O ajuste razoável da linha de TPS5450DDAR é um meio importante para melhorar a velocidade de resposta e a estabilidade do sistema de fonte de alimentação.Ajustando os parâmetros dos componentes críticos no circuito, o controle preciso da tensão e corrente de saída pode ser realizado, melhorando assim a resposta dinâmica do sistema.

Uso da função de proteção integrada

O superaquecimento interno e a proteção de sobrecurre de TPS5450DDAR pode efetivamente proteger o dispositivo contra danos.No processo de uso, devemos fazer pleno uso dessas funções de proteção integradas para garantir que o equipamento em circunstâncias anormais possa ser desconectado da fonte de alimentação em tempo hábil para evitar mais danos.

Faixa de temperatura e nó operacional

No processo de usar o TPS5450DDAR, devemos prestar atenção à mudança de temperatura do dispositivo, evite trabalhar por um longo tempo em um ambiente de alta ou baixa temperatura, para evitar danos ao dispositivo ou degradação do desempenho.

Ajuste da frequência de comutação

A frequência de comutação do TPS5450DDAR tem um certo impacto no desempenho do sistema de fonte de alimentação.Ajustar a frequência de comutação conforme necessário pode otimizar a velocidade de resposta e a estabilidade do sistema.Em aplicações práticas, devemos selecionar a frequência de comutação apropriada de acordo com as características da carga e os requisitos do sistema.

Configuração da faixa de tensão de entrada

Garantir que a tensão de entrada do TPS5450DDAR esteja dentro da faixa especificada possa efetivamente evitar danos ao equipamento ou degradação do desempenho causada por uma tensão muito alta ou muito baixa.Ao projetar o circuito, devemos considerar a possível flutuação de tensão na aplicação real e selecionar a faixa de tensão de entrada apropriada de acordo.

Pacote e considerações térmicas

O pacote TPS5450DDAR e o design térmico têm um impacto importante em seu desempenho e estabilidade.Na seleção de pacotes, devemos levar em consideração os requisitos de ambiente operacional e temperatura do dispositivo e selecionar o tipo de pacote apropriado.Ao mesmo tempo, o projeto de dissipação de calor razoável também é a chave para garantir a operação estável do dispositivo.Na aplicação prática, podemos otimizar o efeito de dissipação de calor aumentando os dissipadores de calor e melhorando a ventilação.

Perguntas frequentes [FAQ]

1. Qual é a faixa de temperatura operacional do TPS5450DDAR?

A temperatura operacional do TPS5450DDAR varia de -40 ° C a 125 ° C.

2. Para quais aplicativos o TPS5450DDAR é adequado?

É adequado para uma ampla gama de aplicações, incluindo telecomunicações industriais, automotivas e de telecomunicações.

3. Qual é a substituição e o equivalente do TPS5450DDAR?

Você pode substituir o TPS5450DDAR por TPS5450DDA, TPS5450QDDARQ1 ou TPS5450DDARG4.

4. Que recursos o TPS5450DDAR oferece para proteção?

Oferece recursos de proteção, incluindo proteção de sobrecorrente, desligamento térmico e bloqueio de subtensão.