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1、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
2、整流滤波后，进入开关稳压电路LM257-50,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;ACI2V I5V岂沥部分Fl.AC 12VXFO755R21.00FBOX OFF OCTGND4LLSlOuH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LM2575-50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 LM25
3、75输出5V时，输出电流为833mA，调节自耦调压器的输出电压(0V50V ), 经全桥整流滤波后，对应的LM2575输入电压为(0V65V )。最终保持输入电 压DC65V，输出800mA 15分钟LM2575-50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1120正常从元件库抽检的20片批号为勺JM93
4、RP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LM2575-50的技术手册：Absolute Maximum Ratings (NoteMinimum ESD RatingIf Militry/Aerospace specifieddevices are required.(C = 100 pF. R = 1.5 kQ2 KVplease contact the National Semiconductor Sales Office/Lead T
5、emperatureDistributors for availability and specifications.(Soldering, 10 sec.260XMaximum Supply VoltageLM1575/LM257545VOperating RatingsLM2575HV63VTemperature RangeON /OFF Pin Input Voltage-0.3V V +V|NLM1575-55sCT.j +150eCOutput Voltage to GroundLM2575/LM2575IHIV-403CT.j +125aC(Steady State)-IVSupp
6、ly VoltagePower DissipationInternally LimitedLMI1575/LM257540VStorage Temperature Range-65sCto+150:CLM2575HVGOVMaximum Junction Temperature150=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LM2572-50 的输出端，当
7、带负载的DC33V电机开始工作时，经过LM2775经过LM1117-33 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-V to 60-V Input Voltage Range200-mQ High-Side MOSFETHigh Efficie
8、ncy at Light Loads with a Pulse Skipping Eco-Mode1 16-llA Operating Quiescent Current1 .3-liA Shutdown Current100-kHz to 2.5-MHz Switching FrequencySynchronizes to External ClockAdjustable Slow Start/SequencingUV and OV Power Good OutputAdjustable UVLO Voltage and Hysteresis 0.8-V Internal Voltage R
9、eference MSOP-10 Package With PowerPAD Supported by SwitcherPro Software Tool (http:/focus.ti.eom/docs/toolsw/folders/print/s witcherpro.html) For SWIFT Documentation, See the Tl Website at APPLICATIONS 12-V, 24-V and 48-V Industrial and Commercial Low Power Systems Aftermarket Auto Accessories: Vid
10、eo, GPS; EntertainmentABSOLUTE MAXIMUM RATINGS111operating tempEiHtue rangeunless otherwise notedVALUEUNITInput voltageVIN-0.3 to 65VEN-0.3 to 5BOOT73VSENSEL. 3 tc 3COMP0.3 to 3PVvRGD-0.3 to 6SS/TR-0.3 to 3RT/CLK-0.3 to 3.63.5-V到60-V的宽电压输入范围，15-A电流输出,这些条件，均优于 LM2575，经过原理图和PCB板的制作，如下图；II22OOD5C4L 口2匚J 叫ZUMC+WC5VO。DC+JFB 蒂A 485GND羽R5 R6 R7田匚 H匸口匚匚 3 88838 cillOR+lIIC8C5匚 JOoLJLI uiC5L Jo ct C6OO 匚1 -70Q占3cuToPCBooo o o o o485GNDB A FBFA MQ AC做出的实际电路板如图：经过进一步的测试，输入电压最高可以达到DC72V，没有损坏，DC5v电压输出稳定，没有出现电压跌落现象，一次性检测效率为 83%
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