ZHCUCO0 December   2024

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 主要系统规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
      1. 2.2.1 小巧紧凑的尺寸
      2. 2.2.2 无变压器设计
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1  BQ25790 IIC 控制型、1-4 节电池、5A 降压/升压模式电池充电器
      2. 2.3.2  TPS3422 具有可配置延迟的低功耗按钮控制器
      3. 2.3.3  SN74LVC1G74 具有清零和预设功能的单路上升沿触发式 D 类触发器
      4. 2.3.4  TPS259470 2.7V 至 23V、5.5A、28mΩ 真正的反向电流阻断电子保险丝
      5. 2.3.5  TPS54218 2.95V 至 6V 输入、2A 同步降压 SWIFT 转换器
      6. 2.3.6  TPS54318 2.95V 至 6V 输入、3A 同步降压 SWIFT 转换器
      7. 2.3.7  LM5158 2.2MHz、宽 VIN、85V 输出升压、SEPIC 或反激式转换器
      8. 2.3.8  TPS61178 具备负载断开功能的 20V 完全集成式同步升压
      9. 2.3.9  采用 3.8mm × 3mm 封装的 LMZM23601 36V、1A 降压 DC-DC 电源模块
      10. 2.3.10 TPS7A39 双路、150mA、宽 VIN、正负低压降 (LDO) 电压稳压器
      11. 2.3.11 TPS74401 具有可编程软启动功能的 3.0A 超低压降稳压器
      12. 2.3.12 TPS7A96 2A 超低噪声、超高 PSRR RF 稳压器
      13. 2.3.13 LM3880 具有固定延时时间的三电源导轨简单电源序列发生器
      14. 2.3.14 具有非易失性内存的 DAC53401 10 位电压输出 DAC
      15. 2.3.15 INA231 具有警报功能、采用 WCSP 封装的 28V 16 位 I2C 输出电流、电压和功率监控器
  9. 3系统设计原理
    1. 3.1 输入段
      1. 3.1.1 降压/升压充电器
      2. 3.1.2 电源开启或关闭
    2. 3.2 基于高压电源的 SEPIC 和 Cuk 设计
      1. 3.2.1 SEPIC 和 Cuk 转换器的基本操作原则
      2. 3.2.2 采用具有 SEPIC 和 Cuk 的非耦合电感器的双路高压电源设计
        1. 3.2.2.1 占空比
        2. 3.2.2.2 电感器选型
        3. 3.2.2.3 功率 MOSFET 验证
        4. 3.2.2.4 输出二极管选型
        5. 3.2.2.5 耦合电容器选型
        6. 3.2.2.6 输出电容器选型
        7. 3.2.2.7 输入电容器选型
        8. 3.2.2.8 使用可调节函数对输出电压进行编程
    3. 3.3 设计低压电源
      1. 3.3.1 通过 WEBENCH Power Designer 设计 TPS54218
      2. 3.3.2 ±5V 传输电源生成
    4. 3.4 系统时钟同步
    5. 3.5 电源和数据输出连接器
    6. 3.6 系统电流和功率监控
  10. 4硬件、测试要求和测试结果
    1. 4.1 硬件要求
    2. 4.2 测试设置
    3. 4.3 测试结果
      1. 4.3.1 效率测试结果
      2. 4.3.2 线路调整测试结果
      3. 4.3.3 频谱测试结果
  11. 5设计和文档支持
    1. 5.1 设计文件
      1. 5.1.1 原理图
      2. 5.1.2 BOM
      3. 5.1.3 PCB 布局建议
        1. 5.1.3.1 高压电源布局
    2. 5.2 工具与软件
    3. 5.3 文档支持
    4. 5.4 支持资源
    5. 5.5 商标

3.3.1 通过 WEBENCH Power Designer 设计 TPS54218

图 3-13 展示了用于评估输出电压为 3.3V、200mA 的 TPS54218 的 WEBENCH® 设计。借助 WEBENCH® Power Designer 工具，用户能够对所选产品的实时数据（效率、瞬态响应、启动等）进行仿真，并支持导出 Altium 文件以完成电路板设计。

TIDA-010269 使用 TPS54218 的 WEBENCH 设计图 3-13 使用 TPS54218 的 WEBENCH® 设计

对于超声电源设计，选择 TPS54218 为 FPGA 和 AFE 的低电压供电。由于整体设计的尺寸是一个考虑因素，因此需考虑使用模块化设计。整个系统的效率通过比较功率模块与 DC/DC 转换器（内部电感与外部电感）之间的差异进行了评估。DC/DC 转换器设计 (TPS54218) 通过增大电感值提供了更多的灵活性，从而提高了效率。

在比较不同电感值如何影响降压转换器效率时，评估了两种不同电感值的 TPS54218。在 图 3-14 中，使用负载生成器测试了两种不同电感值（2.2μH 与 33μH）的 TPS54218 效率。在轻负载条件下，与 2.2μH 设计相比，33μH 电感器的效率要高得多。这是由于电感的交流传导损耗降低了设计的效率。接下来是低压电源设计，我们选择了 33μH 电感器来提高效率。

TIDA-010269 TPS54218 效率（2.2μH 与 33μH 比较）图 3-14 TPS54218 效率（2.2μH 与 33μH 比较）
TIDA-010269 TPS54218 2V 电源输出电压纹波图 3-15 TPS54218 2V 电源输出电压纹波

图 3-15 展示了 TPS54218 的 2V 电源输出电压纹波。测得的峰值到峰值纹波为 14.4mV。其余的低压电源的输出电压纹波均小于 10mV。