從0到1設計BUCK(3) | BUCK降壓電路芯片選型實戰(zhàn)指南

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01、背景簡述

表 0.1 TPS54561DPRT參考電路實例的設計需求

表 0.1是[?從0到1設計BUCK(2) | 為什么要設計電路?電源工程師必知的電路設計第一步!?]文中的設計需求,這就是BUCK芯片選型的依據(jù)。此文,以“表1”設計需求來說明BUCK芯片選型方法。

02、TI器件

第1步,是需要降壓拓撲、升壓拓撲,還是降升壓拓撲?

根據(jù)表 0.1設計需求,從輸入電壓典型值12V轉換為輸出電壓典型值5.0V,這里需要的是降壓拓撲。

TI官網(wǎng)的降壓穩(wěn)壓器芯片的頁面,如下所示:

圖 0.1 明確所需為降壓拓撲

第2步,選擇降壓轉換器,還是降壓控制器?選擇非同步整流,還是同步整流?

參考《開關電源寶典·降壓電路(BUCK)的原理與應用》第1.3章節(jié)內(nèi)容:通常負載電流小于5A時,可以選擇非同步或同步降壓轉換器電路;當負載電流大于5A時,可以選擇非同步或同步降壓控制器電路。

此處,我們的負載電流設計指標剛好是5A,可以選擇拓撲較為簡單的非同步降壓轉換器電路。

篩選了降壓轉換器的頁面,顯示有1030個可用的器件,如下所示:

圖 0.2 明確所需為降壓轉換器

另外,選擇電壓模式控制,還是電流模式控制,或其他控制方式?參考“2.5 降壓電路的控制模式有哪些?”相關內(nèi)容。ACOT控制架構相對 CM 和 CM-COT 控制架構具有更快的瞬態(tài)響應速度,比較適合用于為 DDR 存儲器、SOC 內(nèi)核、FPGA 和 ASIC 等具有快速變化特性的負載供電。

這里,我們并未限定具體后端的負載類型,選擇普通的電壓模式、電流模式或COT模式均可。

第3步,支持的輸入電壓范圍?

根據(jù)表 0.1,需要支持的輸入電壓范圍是7.0V-60V。

當分別填入輸入電壓最小值6V和最大值60V時,顯示有101個可用的器件,如下所示:

圖 0.3 使用輸入電壓范圍篩選芯片

第4步,需要支持的輸出電壓是多少?負載電流是多大?

當分別填入輸出電壓Vout為5V,負載電流Iout為5A時,顯示有7個可用的器件,如下所示:

圖 0.4 使用輸出電壓和負載電流篩選芯片

7個可用的器件分別是LM76005,LM76005-Q1,TPS54560,TPS54560B,TPS54560B-Q1,TPS54561DPRT,TPS54561-Q1。

第5步,LM76005-Q1,TPS54560B-Q1和TPS54561-Q1三個是滿足AEC-Q100車規(guī)級芯片,不予考慮。

TPS54560B支持的工作溫度范圍是-40度到150度,其他幾個都支持的是-40度到125度,可以滿足工業(yè)應用場景。TPS54561DPRT相對LM76005和TPS54560器件,多了軟啟動(具有調節(jié)輸出端浪涌電流的能力。

因為我們在表 0.1中要求輸出端浪涌電流不超過0.25A,所以需要軟啟動配置功能)和電源良好功能。所以,TPS54561DPRT是此處選型完成的器件(此處,我們對芯片封裝不做具體要求)。

這里需要說明的是,此處我們是以TPS54561DPRT器件為目標進行降壓芯片選型的,僅用于說明BUCK芯片選型的過程。實際進行降壓芯片選型時,除了上述一些步驟外,還需要考慮芯片價格、供應情況等綜合因素。

03、MPS器件

選擇“開關變換器和控制器”…

選擇“降壓(Buck)”…

設計需求中的最大輸入電壓為60V,這里選擇Vin,max > 48V …

可見,MPS并沒有合適此文“設計需求”的BUCK芯片…

03、元器件商城

根據(jù)“設計需求”中的降壓拓撲、輸入電壓最小值&最大值、負載電流5A等條件,通過貿(mào)澤、得捷、立創(chuàng)商城等元器件商城篩選,滿足該應用的BUCK芯片還有:RTQ6365GSP、RTQ2965GSP-QA、LM76005RNPR、RAA2116504GNP#MA0、MAX17506ATP+等。

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