使用TPS54160设计高可靠性直流5V稳压电源各位电子行业同仁

使用TPS54160设计高可靠性直流5V稳压电源各位电子行业同仁，大家好，直流5V电源对于电路板设计人员来说，并不陌生，最早期从模拟电子技术的L7805设计直流5V电源来说，这样的电路已经非常常见了，但面对外部输入电压波动较大，负载变化较大时，输出电压仍然满足稳定输出DC5V电压和1A，而且电源长期存在于温度较高的工作环境条件下，要设计出这样一个高可靠性的电源，利用L7805显然不够，这里就需要使用开关稳压电源。这里就把我做高可靠性稳压电源的经验和遇到的问题介绍给大家。刚开始的时候使用LM2575-5.0芯片做开关稳压电源的方案，外部采用220-24V变压器，然后经过整流滤波后，进入开关稳压电路LM257-5.0，再有电感变化后输出稳定的直流5V电源。原理电路和做好后的电路板如图；=^0.IllFl.ACL2V1Cl[X54D0-E2iT土-WEr-.i>±XV'■?=^0.IllFl.ACL2V1Cl[X54D0-E2iT土-WEr-.i>±XV'■?DI.D2ACI.2V3FBOXOFFOCTGND做好的PCB电路如图:经过一段时间的使用，用户反映产品有诸多问题，其中最纠结的问题有两个：1、产品电源很容易损坏，有个别地方竟然是整批一起损坏。2、单片机莫名其妙的复位，产品神出鬼没的重启。在产品问题反馈后，对LM2575-5.0抽取20只进行耐压性测试和功能性测试，自耦调压器的输出接电源板的输入，将6欧电阻接在LM2575输出端，当LM2575输出5V时，输出电流为833mA，调节自耦调压器的输出电压(0V~50V)，经全桥整流滤波后，对应的LM2575输入电压为(0V~65V)。最终保持输入电压DC65V，输出800mA15分钟LM2575-5.0的测试结果如下表；序号AC24V输入测试耐压测试结果1正常正常2正常正常3正常在输入电压为DC55V时，损坏，封装开裂4正常在输入电压为DC56V时，损坏，封装开裂5正常正常6正常在输入电压为DC58V时，损坏，封装开裂7正常在输入电压为DC54V时，损坏，封装开裂8正常正常9正常在输入电压为DC55V时，损坏，封装开裂10正常正常11~20正常从元件库抽检的20片批号］勺JM93RP的插装LM2575和20片批号为JM93RA贴装LM2575，均没有发现入库时即损坏的芯片。耐压测试时，批号为JM93RP的插装LM2575，测试10片，损坏5片，损坏率为50%。仔细查看LM2575-5.0的技术手册：AbsoluteMaximumRatings(NoteuMinimumESDRatingIfMilit^ry/Aerospacespecifieddevicesarerequired.(C=100pF.R=1.5心)2KVpleasecontacttheNationalSemiconductorSalesOffice/LeadTemperatureDistributorsforavailabilityandspecifications.(Soldering,10sec.}260flCMaximumSupplyVoltageLM1575/LM257545VOperatingRatingsLM2575HV63VTemperatureRangeON/OFFPinInputVoltage-0.3V<V<+V|NLM1575-55SC<Tj<+150eCOutputVoltagetoGroundLM2575/LM2575HV-403C<Tj<+125BC(SteadyState)-IVSupplyVoltagePowerDissipationInternallyLimitedLMI1575/LM257540VStorageTemperatureRange-65sCto+150:CLM2575HV60VMaximumJunctionTemperature150=C对于标准型LM2575，最大的耐压值是45V,实际电路中采用220-24v变压器，AV24V变压器是标称值，实际测量AV29V，经过蒸馏滤波后，在LM2575的输入端电压时DC40.6V，已经处于LM2575的临界工作环境。另外又进一步对负载变动时输出端稳压的测试用示波器测量LM2572-5.0的输出端，当带负载的DC3.3V电机开始工作时，经过LM2775经过LM1117-3.3输出电压出现跌落，电压能够降低到2.7V以下。电压降低，有时候会导致单片机复位。

为了克服输入电压增大损坏LM2575芯片和负载变化时电压跌落，先尝试使用了LM2575HV系列的芯片，虽然输入电压问题有所改进，但负载变化时电压跌落问题没有解决。最后终于尝试使用TPS54160DGQR来设计高可靠性稳压电源。数据手册中，TPS54160的极端技术参数如下：FEATURES3.5-Vto60-VInputVoltageRange200-mQHigh-SideMOSFETFEATURES3.5-Vto60-VInputVoltageRange200-mQHigh-SideMOSFETHighEfficiencyatLightLoadswithaPulseSkippingEco-Mode™116-llAOperatingQuiescentCurrent1.3-liAShutdownCurrent100-kHzto2.5-MHzSwitchingFrequencySynchronizestoExternalClockAdjustableSlowStart/SequencingUVandOVPowerGoodOutputAdjustableUVLOVoltageandHysteresisD.8-VInternalVoltageReferenceMSOP-10PackageWithPowerPAD™SupportedbySwitcherPro™SoftwareTool(http://focus.ti.eom/docs/toolsw/folders/print/switcherpro.html)ForSWIFT™Documentation,SeetheTlWebsiteat/swiftAPPLICATIONS12-V,24-Vand48-VIndustrialandCommercialLowPowerSystemsAftermarketAutoAccessories:Video,GPS,EntertainmentABSOLUTEMAXIMUMRATINGS⑴Overoperatingtemperaturerange〔unlessotherwisenoted)VALUEUNITInputvoltageVIN-0.3to65VEN⑶-0.3to5BOOT73VSENSE—L.3tc3COMP—0.3to3PVv'RGD-0.3to6SS/TR-0.3to3RT/CLK-0.3to3.6