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Una guía completa para configurar y usar el regulador de conmutación TPS5450DAR

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El TPS5450DDAR es un chip regulador de conmutación de alto rendimiento fabricado por Texas Instruments.Con su alta corriente de salida, alta eficiencia y funciones de protección incorporadas, se usa ampliamente en sistemas de energía de varios equipos electrónicos industriales y de consumo.Su diseño fácil de usar permite a los ingenieros desarrollar rápidamente soluciones de energía de alto rendimiento.En este artículo, discutiremos algunos puntos clave relacionados con el TPS5450DDAR, incluidas sus especificaciones, características, diseño y aplicaciones, para que pueda tener una comprensión profunda de este dispositivo.Entonces, ¡comencemos!

Descripción general de TPS5450DDAR

El TPS5450DDAR es un convertidor PWM de corriente de alta salida que integra un MOSFET de canal N de baja resistencia y alta del lado alto.Tiene un amplificador de error de voltaje de alto rendimiento que proporciona precisión de regulación de voltaje estricto en condiciones transitorias.Además, también tiene un circuito de bloqueo de subvoltaje para evitar el inicio cuando el voltaje de entrada no alcanza 5.5V.Se utiliza un circuito interno de arranque lento para limitar la corriente de entrada, mientras que un circuito de alimentación de voltaje se usa para mejorar la respuesta transitoria.Al usar el pin ENA, la corriente se puede reducir a típicamente 18 µA cuando la potencia se apaga.Para reducir la complejidad del diseño y reducir el recuento de componentes externos, el circuito de retroalimentación del TPS5450DDAR se compensa internamente.

Alternativas y equivalentes:

• TPS5450DDA

• TPS5450QDDARQ1

• TPS5450DDARG4

Parámetros técnicos de TPS5450DDAR

• TPS5450DDAR pertenece a la categoría de reguladores de voltaje de conmutación.

• Su corriente inactiva es 18UA.

• Su topología es dinero.

• Su regulador de conmutación tiene una frecuencia de 500 kHz.

• Este convertidor es 90 (típico) por ciento eficiente.

• Su método de instalación es SMD o SMT.

• TPS5450DDAR tiene ocho pines y una interfaz de salida.

• El convertidor tiene una corriente de salida de hasta 5A y una corriente máxima de hasta 6a.

• La longitud del TPS5450DDAR es de 5 mm, el ancho es de 4 mm y la altura es de 1,55 mm.

• El convertidor tiene una temperatura de funcionamiento mínima de -40 ° C y una temperatura de funcionamiento máxima de 125 ° C.

• El convertidor está diseñado con un amplio rango de entrada de voltaje y puede funcionar dentro de un rango de voltaje de entrada de 5.5V a 36V.

• El convertidor se enviará en el paquete SO-PowerPad-8 y la cinta y el embalaje de carrete para una instalación rápida y entrega segura.

Esquema simplificado de TPS5450DDAR

Características y ventajas de TPS5450DDAR

El chip tiene una función de ajuste de voltaje de salida de alta precisión.El voltaje de salida se puede ajustar a través de una resistencia externa con una precisión de hasta ± 1 por ciento.En el modo de trabajo normal, su frecuencia de conmutación alcanza 500 kHz.Además, el chip también integra una variedad de funciones de protección, incluida la protección por debajo del voltaje de entrada, la protección contra el sobrecalentamiento, la protección por debajo del voltaje de salida y la protección contra cortocircuitos.Al mismo tiempo, el chip cumple con los estándares de la industria y tiene un rango de funcionamiento de temperatura amplia (-40 ° C a +125 ° C) y el rango de voltaje de entrada (5.5V a 36 V).Vale la pena mencionar que el TPS5450DDAR también cumple con las directivas ambientales como Reach, ROHS y Weee.Además de sobresalir en el rendimiento eléctrico y la amabilidad ambiental, el TPS5450DDAR ofrece muchas otras características.Entre ellos están:

Gestión térmica: TPS5450DDAR tiene una variedad de medidas de protección de gestión térmica incorporadas, que incluyen protección de sobrecalentamiento, protección contra sobrecarga, etc., que pueden garantizar la seguridad y la estabilidad del sistema.

Voltaje de salida ajustable: el voltaje de salida de TPS5450DDAR se puede ajustar a través de resistencias externas para adaptarse a las necesidades de diferentes escenarios de aplicación.

Rango de voltaje de entrada amplio: el rango de voltaje de entrada de TPS5450DDAR es de 5.5V a 36V, lo que puede satisfacer las necesidades de varios escenarios de aplicación.

Alta integración: TPS5450DDAR integra varios circuitos de protección y control, como MOSFET de potencia, circuito de protección de voltaje inverso y circuito limitante de corriente de salida, que puede reducir el número de componentes externos y costos del sistema.

Corriente de alta salida: TPS5450DDAR puede proporcionar una corriente de salida de hasta 5A (corriente de pico 6A), que puede cumplir con los escenarios de aplicación con altos requisitos de energía.

Alta eficiencia: TPS5450DDAR adopta la tecnología SWIFT ™ (conmutador con tecnología integrada de FET), que puede proporcionar una eficiencia de conversión de hasta más del 90 por ciento, reduciendo así el desperdicio de energía y la pérdida de calor.

Tecnología SWIFT ™: TPS5450DDAR adopta la tecnología SWIFT ™ de Texas Instruments (Tecnología de frecuencia integrada de frecuencia integrada) de Texas Instruments.Esta tecnología integra el controlador y los MOSFET de lado alto y bajo en un solo chip, mejorando significativamente la eficiencia y la reducción de los costos.Además, esta tecnología ayuda a los diseñadores a simplificar el diseño del circuito, mejorando así la confiabilidad del sistema y el rendimiento general.

¿Cómo configurar la función de inicio suave de TPS5450DDAR?

El objetivo principal de la función de arranque suave es evitar que el voltaje de salida genere una corriente de entrada excesiva durante el inicio.Cuando se enciende la fuente de alimentación, el voltaje de salida aumentará rápidamente y sin un control adecuado, esto puede causar corriente excesiva en el circuito, dañando así los componentes en el circuito o causando otros efectos adversos.A través de la función de arranque suave, el TPS5450DDAR puede aumentar gradualmente el voltaje de salida durante el inicio, lo que limita la tasa de aumento de la corriente.Esto ayuda a proteger los componentes en el circuito y garantiza un inicio estable de la fuente de alimentación.Los siguientes son los pasos generales para configurar la función TPS5450DDAR Soft-Start:

Determine el tiempo de inicio: primero, determine cuánto tiempo queremos que el voltaje de salida se estabilice de bajo a alto.Esto determinará la constante de tiempo para el inicio suave.

Conecte los pines SS/TR: conectamos los pines SS/TR a la fuente de potencia o voltaje requerida.Si deseamos habilitar la función de arranque suave, necesitamos conectar el pin SS/TR a una fuente de voltaje externo.Si queremos un inicio rápido sin arranque suave, necesitamos conectar el pin SS/TR a tierra (GND).

Ajuste el tiempo de inicio suave: de acuerdo con las necesidades, el tiempo de inicio suave se puede controlar ajustando la salida de la fuente de voltaje externo.Un mayor voltaje dará como resultado un inicio más rápido, mientras que el voltaje más bajo extenderá el tiempo de inicio.Al ajustar, asegúrese de que el valor establecido esté dentro del rango permitido para evitar posibles problemas innecesarios.

Verifique la función: conecte TPS5450DDAR a la fuente de alimentación de entrada y carga, y observe el proceso de inicio del voltaje de salida.Si todo funciona correctamente, el voltaje de salida debe elevarse lentamente a un estado estacionario de acuerdo con nuestro tiempo de inicio suave configurado.

Aplicaciones concretas de TPS5450DDAR

• Cargador de batería

• Adaptador de potencia

• Reguladores de punto de carga de alta densidad

• Sistemas de energía distribuidos de 12V y 24 V

• Monitores LCD, monitores de plasma

Diseño de TPS5450DDAR

Pautas de diseño

Conecte un condensador de derivación de cerámica de bajo ESR al pin de vin.Tenga cuidado de minimizar el área de bucle formada por las conexiones del condensador de derivación, el pin de vin y el pasador de tierra TPS5450DDAR.La mejor manera de hacerlo es extender el área de tierra superior desde debajo del dispositivo adyacente a la traza de vin y colocar el condensador de derivación lo más cerca posible al pin de vin.La capacitancia mínima de bypass recomendada es de 4.7 μF de cerámica con un dieléctrico X5R o X7R.

Debe haber un área de tierra en la capa superior directamente debajo del IC, con un área expuesta para la conexión al PowerPad.Use VIA para conectar esta área de tierra con cualquier planos terrestres internos.Use vías adicionales en el lado de tierra de los condensadores de filtro de entrada y salida también.El pasador GND debe estar atado a la tierra PCB conectándolo al área de tierra debajo del dispositivo como se muestra a continuación.

El pin de pH debe ser enrutado al inductor de salida, el diodo de captura y el condensador de arranque.Dado que la conexión de pH es el nodo de conmutación, el inductor debe ubicarse muy cerca del pasador de pH y el área del conductor de PCB minimizado para evitar un acoplamiento capacitivo excesivo.El diodo de captura también debe colocarse cerca del dispositivo para minimizar el área de bucle de corriente de salida.Conecte el condensador de arranque entre el nodo de fase y el pin de arranque como se muestra.Mantenga el condensador de arranque cerca del IC y minimice las longitudes de traza del conductor.Las ubicaciones de los componentes y las conexiones que se muestran funcionan bien, pero otras rutas de conexión también pueden ser efectivas.

Conecte los condensadores del filtro de salida como se muestra entre la traza de Vout y GND.Es importante mantener el bucle formado por el pasador de pH, el lota, el cout y el GND tan pequeño como es práctico.

Conecte la traza de Vout al pin VSense usando la red de divisor de resistencia para establecer el voltaje de salida.No enruta esta traza demasiado cerca del rastro de pH.Debido al tamaño del paquete IC y el clavijas del dispositivo, es posible que la traza debe enrutarse debajo del condensador de salida.Alternativamente, el enrutamiento se puede realizar en una capa alternativa si no se desea un rastro debajo del condensador de salida.

Si usa el esquema de conexión a tierra que se muestra en la siguiente figura, use una conexión a una capa diferente para enrutar al pin ENA.

Ejemplo de diseño

8. ¿Cómo usar TPS5450DDAR?

Al usar TPS5450DDAR, debemos prestar atención a los siguientes asuntos:

Regulación y respuesta de línea

El ajuste razonable de la línea de TPS5450DDAR es un medio importante para mejorar la velocidad de respuesta y la estabilidad del sistema de fuente de alimentación.Al ajustar los parámetros de los componentes críticos en el circuito, se puede realizar un control preciso del voltaje y la corriente de salida, mejorando así la respuesta dinámica del sistema.

Uso de la función de protección incorporada

La protección de sobrecalentamiento incorporada de TPS5450DDAR y la protección contra sobrecorriente pueden proteger efectivamente el dispositivo de daños.En el proceso de uso, debemos hacer uso completo de estas funciones de protección incorporadas para garantizar que el equipo en circunstancias anormales pueda desconectarse de la fuente de alimentación de manera oportuna para evitar más daños.

Rango de temperatura y nodo operativo

En el proceso de usar TPS5450DDAR, debemos prestar atención al cambio de temperatura del dispositivo, evitar trabajar durante mucho tiempo en un entorno de alta temperatura, para evitar daños al dispositivo o degradación del rendimiento.

Ajuste de frecuencia de conmutación

La frecuencia de conmutación de TPS5450DDAR tiene un cierto impacto en el rendimiento del sistema de fuente de alimentación.Ajustar la frecuencia de conmutación según sea necesario puede optimizar la velocidad de respuesta y la estabilidad del sistema.En aplicaciones prácticas, debemos seleccionar la frecuencia de conmutación apropiada de acuerdo con las características de la carga y los requisitos del sistema.

Configuración de rango de voltaje de entrada

Asegurar que el voltaje de entrada de TPS5450DDAR esté dentro del rango especificado puede evitar efectivamente el daño del equipo o la degradación del rendimiento causada por un voltaje demasiado alto o demasiado bajo.Al diseñar el circuito, debemos considerar la posible fluctuación de voltaje en la aplicación real y seleccionar el rango de voltaje de entrada apropiado en consecuencia.

Paquete y consideraciones térmicas

El paquete TPS5450DDAR y el diseño térmico tienen un impacto importante en su rendimiento y estabilidad.En la selección de paquetes, debemos tener en cuenta el entorno operativo y los requisitos de temperatura del dispositivo y seleccionar el tipo de paquete apropiado.Al mismo tiempo, el diseño razonable de disipación de calor también es la clave para garantizar el funcionamiento estable del dispositivo.En la aplicación práctica, podemos optimizar el efecto de disipación de calor al aumentar los disipadores de calor y mejorar la ventilación.

Preguntas frecuentes [Preguntas frecuentes]

1. ¿Cuál es el rango de temperatura de funcionamiento de TPS5450DDAR?

La temperatura de funcionamiento de TPS5450DDAR varía de -40 ° C a 125 ° C.

2. ¿Para qué aplicaciones es el TPS5450DDAR adecuado?

Es adecuado para una amplia gama de aplicaciones que incluyen industrial, automotriz y telecomunicaciones.

3. ¿Cuál es el reemplazo y el equivalente de TPS5450DDAR?

Puede reemplazar el TPS5450DDAR con TPS5450DDA, TPS5450QDDARQ1 o TPS5450DARG4.

4. ¿Qué características ofrece el TPS5450DDAR para la protección?

Ofrece características de protección que incluyen protección contra sobrecorriente, apagado térmico y bloqueo de subtensión.