電源是任何電子設備的重要組成部分。 Texas Instruments 的 TPS54302 是一款微型 SOT23-6、高效、5ms 內部軟啟動、3A 同步、集成 40mR MOSFET 降壓轉換器芯片，具有 4.5V 至 28V 的寬輸入電壓范圍，無續(xù)流二極管和低 EMI 值。這些功能使 TPS54302 成為設計可調電源和各種應用的絕佳選擇。

該芯片以 400kHz 開關頻率運行，并嵌入了內部環(huán)路補償。 PCB 遵循低阻抗接地路徑，并且環(huán)路面積被最小化，以確保低噪聲和高效率，盡管芯片的引腳排列使得這很難實現。

電路分析

圖 1 顯示了該設計的原理圖。 REG是電路的核心。

圖 1：可調 28V 3A DC-DC 降壓轉換器原理圖

根據 TPS54302 數據表：“TPS54302 器件是一款 28V、3A 同步降壓轉換器，具有兩個集成 n 溝道 MOSFET。為了提高線路和負載瞬態(tài)期間的性能，該器件實施了恒定頻率、峰值電流模式控制，可降低輸出電容。優(yōu)化的內部補償網絡最大限度地減少了外部元件數量并簡化了控制環(huán)路設計。該器件的開關頻率固定為 400 kHz。 TPS54302 器件在 VIN 為 4.5V 時開始開關。不開關且空載時的工作電流為 45μA(典型值)。當器件禁用時，電源電流為 2μA(典型值)。集成的 85mΩ 高側 MOSFET 和 40mΩ 低側 MOSFET 可實現連續(xù)輸出電流高達 3A 的高效電源設計。TPS54302 器件通過集成啟動充電二極管減少了外部組件數量。集成高側 MOSFET 的偏置電壓由 BOOT 至 PH 引腳上的外部電容器提供。啟動電容器電壓由 UVLO 電路監(jiān)控，并在電壓低于預設閾值 2.1V(典型值)時關閉高側 MOSFET。該器件利用過壓比較器，最大限度地減少過度輸出過壓瞬變。當穩(wěn)壓輸出電壓高于標稱電壓的108%時，過壓比較器被激活，高側MOSFET被關斷并屏蔽導通，直到輸出電壓低于104%。 TPS54302 器件具有內部 5ms 軟啟動時間，可最大限度地減少浪涌電流。”””集成高側 MOSFET 的偏置電壓由 BOOT 至 PH 引腳上的外部電容器提供。啟動電容器電壓由 UVLO 電路監(jiān)控，并在電壓低于預設閾值 2.1V(典型值)時關閉高側 MOSFET。該器件利用過壓比較器，最大限度地減少過度輸出過壓瞬變。當穩(wěn)壓輸出電壓高于標稱電壓的108%時，過壓比較器被激活，高側MOSFET被關斷并屏蔽導通，直到輸出電壓低于104%。 TPS54302 器件具有內部 5ms 軟啟動時間，可最大限度地減少浪涌電流?！奔筛邆?MOSFET 的偏置電壓由 BOOT 至 PH 引腳上的外部電容器提供。啟動電容器電壓由 UVLO 電路監(jiān)控，并在電壓低于預設閾值 2.1V(典型值)時關閉高側 MOSFET。該器件利用過壓比較器，最大限度地減少過度輸出過壓瞬變。當穩(wěn)壓輸出電壓高于標稱電壓的108%時，過壓比較器被激活，高側MOSFET被關斷并屏蔽導通，直到輸出電壓低于104%。 TPS54302 器件具有內部 5ms 軟啟動時間，可最大限度地減少浪涌電流?！眴与娙萜麟妷河?UVLO 電路監(jiān)控，并在電壓低于預設閾值 2.1V(典型值)時關閉高側 MOSFET。該器件利用過壓比較器，最大限度地減少過度輸出過壓瞬變。當穩(wěn)壓輸出電壓高于標稱電壓的108%時，過壓比較器被激活，高側MOSFET被關斷并屏蔽導通，直到輸出電壓低于104%。 TPS54302 器件具有內部 5ms 軟啟動時間，可最大限度地減少浪涌電流?！眴与娙萜麟妷河?UVLO 電路監(jiān)控，并在電壓低于預設閾值 2.1V(典型值)時關閉高側 MOSFET。該器件利用過壓比較器最大限度地減少過度輸出過壓瞬變。當穩(wěn)壓輸出電壓高于標稱電壓的108%時，過壓比較器被激活，高側MOSFET被關斷并屏蔽導通，直到輸出電壓低于104%。 TPS54302 器件具有內部 5ms 軟啟動時間，可最大限度地減少浪涌電流?！边^壓比較器被激活，高側 MOSFET 被關閉并屏蔽開啟，直到輸出電壓低于 104%。 TPS54302 器件具有內部 5ms 軟啟動時間，可最大限度地減少浪涌電流?！边^壓比較器被激活，高側 MOSFET 被關閉并屏蔽開啟，直到輸出電壓低于 104%。 TPS54302 器件具有內部 5ms 軟啟動時間，可最大限度地減少浪涌電流?！?

C1、C2 和 C3 是輸入電容器，用于降低噪聲和穩(wěn)定轉換器。 C3(旁路)應靠近 VIN 引腳放置。 REG為控制芯片，C4為BOOT引腳電容。 L1 的額定電流至少為 22 μH 至 3.6 A，C5 穩(wěn)定反饋網絡。 C6、C7和C8穩(wěn)定輸出并降低噪聲。

圖 2 顯示了效率、輸入電壓、輸出電壓和輸出電流之間的關系。有趣的是，最佳效率是在輸出電流約為 1A 時實現的。盡管輸入電壓(24V)和輸出電壓(3.3V)之間的差異很大，但這并不影響效率。這證明，在持續(xù)高電流使用的情況下，安裝小型散熱器(使用導熱膠)可以增強和拓寬電流/效率圖表。

圖2：效率、輸入電壓、輸出電壓和輸出電流之間的關系

該芯片向開關電流信號添加補償斜坡。這種斜率補償可防止占空比增加時的次諧波振蕩?？捎玫姆逯惦姼衅麟娏髟谡麄€占空比范圍內保持恒定。此功能改善了控制器的EMI值(EMI 友好)。欠壓鎖定 (UVLO) 功能尚未實現，因此 EN 引腳保持浮動。

PCB布局

圖 3 顯示了電路的PCB 布局。它是兩層PCB板，所有元件都是SMD。頂層采用無環(huán)路接地布局，輸入/輸出環(huán)路盡可能小。底層幾乎是一個堅實的地平面(除了兩條軌道)。圖 4 顯示了數據表中推薦的 PCB 布局。盡管數據表推薦的 PCB 布局在技術上存在爭議，但芯片引腳排列使得設計防彈 PCB 變得具有挑戰(zhàn)性。

圖 3：28V 3A DC-DC 降壓轉換器模塊的 PCB 布局

底層的長銅跡線通過一些 VIA 將 SW 引腳連接到電感器。 SW 引腳包含狂野的開關電流，這樣的走線在 PCB 上構建了良好的天線，是比平常更高的輻射發(fā)射的良好候選者。這樣的走線必須盡可能短。設計者可能更喜歡這樣的布局，而不是通過一些VIA連接芯片的GND引腳。

圖 4：數據表推薦的布局

圖5顯示了PCB的裝配圖。

圖 5：28V 3A DC-DC 降壓轉換器模塊的裝配圖