开关稳压类电源IC对比:TPS5430比拼LM2576−ADJ

DC/DC 降压稳压器产品应用领域主要在高效率降压调节器，单片开关电压调节器，正、负电压转换器，电信系统，汽车系统，电池管理数字设备。移动硬盘、LCD 显示器、POS 机、网络交换设备、电机供电设备、车载电子产品、税控机、LCD 电压调节器、LCM 、汽车充电器、液晶电视、机顶盒、工业和汽车音频电源、大功率 LED 电源和 12V/24V 分布式电源等。从应用领域看，电源管理器件市场的焦点仍集中在便携式设备、计算机、通信和网络设备应用等领域，同时工业设备对电源管理器件的需求也呈上升趋势。电子发烧友网挑选了几款3A输出电流，电压可调节DC/DC 降压稳压器产品作为对比，供广大工程师参考和认识。在这里我们将以TPS5430DDA和LM2576−ADJ为例来向大家介绍。

TPS5430DDA 3A宽输入范围降压转换器

TPS5430DDA是SWIFT™DC / DC稳压器家族的一员，TPS5430是一个高输出电流PWM转换器，集成了一个低阻抗高侧N通道MOSFET。

在基板上所列出的功能包括一个高性能的电压误差放大器，实现了在瞬态条件下严格的电压调节精度，欠压锁定电路，以防止启动直到输入电压达到5.5 V内部设置慢启动电路，限制浪涌电流和电压前馈电路，以改善系统的暂态响应。使用ENA引脚，降低到关断电源电流典型值为18μA。其他功能还包括过流限制，过压保护和热关断。为了降低设计的复杂性和外部元件的数量，TPS5430/TPS5431反馈回路是内部补偿。TPS5430/TPS5431使用的8引脚SOIC PowerPAD™封装。

特性

宽输入电压范围：

TPS5430：5.5 V至36 V

TPS5431：5.5 V至23 V

3-A的连续输出电流（4-A峰值）

效率高达95％启用110-M 集成的MOSFET开关

宽输出电压范围：1.5％的初始精度可调低至1.22 V

内部补偿最大限度地减少外部元件数

固定500 kHz的开关频率小的过滤器尺寸

改进线路调整率和瞬态响应输入电压前馈

过流限制，过压保护和热关断保护系统

-40°C至125°C工作结温范围

小型耐热增强型8引脚SOIC PowerPad封装

内部结构及功能：

①晶振（Oscillator） 频率。

固定500kHz转换速率， 使得在同样的输出波纹要求下产生更小的输出电感。

②基准（Reference） 电压。

通过缩放温度稳定能隙带电路的输出范围， 基准电压系统产生精确的基准信号。经测试， 在允许的温度范围内， 1.221V电压输出时能隙带和缩放电路保持平衡。

③ ENA （使能脚） 和（ Slow Start） 内部软启动。

当ENA脚上的电压超过极限电压时转换器和内部的软启动开始工作， 低于极限电压，转换器停止工作软启动开始复位。ENA脚接地或电压小于015V时转换器停止工作。ENA脚可以悬空。

④ UVLO （欠压锁定） 。

TPS5430带有UVLO电路。无论在上电或掉电过程中， 只要V IN （输入电压） 低于极限电压， 转换芯片不工作。UVLO比较器的典型迟滞值为330mV.

⑤ Boost Capacitor （启动电容） 。

在BOOT脚和PH脚间连接0.01μF的陶瓷电容， 为MOSFET的高端提供门电压。

⑥ VSENSE （外部反馈） and Internal Compensation （内部补偿） 。

输出电压通过外部电阻分压被反馈到VSENSE脚。在稳定状态下， VSENSE脚的电压等于电压参考值1.221V.TPS5430拥有内部补偿电路， 简化了芯片设计。

⑦ Voltage Feed Forward （电压正反馈） 。

内部的电压正反馈保证了无论输入电压如何变化电源芯片都有一个恒定的增益。这大大简化了稳定性分析， 改进了瞬态响应。TPS5430的正反馈增益典型值为25.

⑧ Pulse - W idth - Modulation Control （脉宽控制） 。

转换器采取固定频率控制方式。

⑨ Overcurrent Protection （过流保护） 。

过流保护电路使得电流超过极限值时， 内部的过流指示器设置为真， 过流保护被触发。

⑩ Thermal Shutdown （热关断） 。

接点温度超过了温度关断点， 电压参数被置为地， 高端MOSFET关断。受软启动电路的控制， 当接点温度降到比温度关断点低14℃时， 芯片重新启动。

应用

消费电子：机顶盒，DVD，液晶显示器

工业和汽车音响电源

电池充电器，大功率LED电源

12-V/24-V分布式电源系统

引脚图

PCB Layout 设计

LM2576−ADJ降压式开关稳压器

LM2576-ADJ 美国NS 公司生产的单片降压式开关稳压器，由振荡器、取样放大器、比较器、PWM 调制器、功率开关等部分组成。采用TO-220 封装，仅有5只管脚，外形和塑封晶体管差不多。其功能框图及引脚排列如图1、图2 所示。

图1 　LM2576 功能框图

图2 　LM2576 引脚排列

LM2576-ADJ 是输出电压可调型，其技术参数为：输入电压3. 5～40V ;输出电压1. 23～37V ;输出电流3A ;振荡器固定频率52kHz ;TTL 关闭能力及低功率备用状态;具有热关闭和限流保护功能。 其典型应用电路如图3 所示（输出电压连续可调） ，当直流输出端直接接于控制端4 脚时，可输出固定电压。LM2576系列产品是现流行的三端线性调整器的替代品。

图3 　LM2576-ADJ 典型应用电路

以上我们分别介绍了TPS5430DDA和LM2576−ADJ的一些基本特性，接下来我们举例说明两款芯片的应用

TPS5430在地震前兆观测数据采集系统中的应用

数据采集系统是地震前兆观测仪器的重要组成部分，它将传感器探测到的微弱模拟信号转换成数字信号，并运算为后续的地震分析提供可靠数据。

最初， 我们曾采用MAX1626等芯片电源为TJ - 2型体积式应变仪数据采集系统供电，但在测试中我们发现系统工作不稳定， 仪器会出现自动重启现象。究其原因， 发现是MAX1626等芯片电源带负载能力不足够大造成的。因此， 经过多方考察， 我们最终选用带负载能力强、效率高、外围器件少的TPS5430芯片作电源， 为数据采集系统的A /D转换模块和数据处理模块供电， 原理如图。

图 数据采集系统原理图。

1.电路设计

在对TJ - 2型体积式应变仪数据采集系统的供电电源设计过程中， 首先要根据工作要求确定设计参数， 然后根据参数设计电路和选择外围元器件。

（1） 设计参数要求

输入电压范围： 10.8~19.8V;输出电压： 5V;输入波纹电压： 300mV;输出波纹电压： 30mV;输出额定电流： 3A.

（2） 应用电路

本系统电源设计选用TPS5430的经典电路， 如图4。

图 1018~1918V输入转5V输出电压应用电路图

 

LM2576-ADJ 构成单片开关电源

工作原理

交流电经电源变压器隔离降压再经桥式整流滤波后，加到LM2576-ADJ 输入端1 脚。稳压器控制端4 脚接于电位器W和电阻R 组成的分压电路上，改变W即可改变分压比，就能调节其输出电压大小。Vo = UREF（1 +W/R） ，其中UREF为稳压器取样电路基准电压为1. 23V。C1 输入端滤波电容， C2 、C3 输出端滤波电容如图 所示。

图 高效率输出连续可调稳压电源

器件选择

C1 的选择原则可按IOM×1000uF/A 经验公式进行估算，即每输出1A电流就对应于1000uF 的电容量，耐压为63V 即可。续流二极管D的选择，正向额定电流必须大于负载电流，耐压值必须大于输入电压。

贮能电感的计算，按 公式计算。其中Vi为LM2576-ADJ输入不稳定的直流，Iomin为开关稳定器输出电流的最小值，f 开关管工作频率。

输出端滤波电容的计算， 按 公式计算。其中△Vo 为开关稳定器输出电压纹波分量。

使用注意事项

（1） 当输出电压较低时，其输出脉宽很窄，占空比很小，将增加输出电压的纹波系数。因此，变压器次级宜采取高低压抽头。

（2） 信号地与功率地必须分开布置，因为功率地线上流过大电流在印制板上形成压降若被引入信号端，经过开关稳压器反映到输出端，将影响稳压性能。

（3） 使用中应避免输出端短路，尤其是当输出电压较高、输出电流较大时，有可能造成开关稳压器损坏。

总结：目前外国企业主导着中国的电源管理市场，德州仪器、国家半导体--TI（德州仪器 SVA）和飞兆半导体在总体市场份额方面处于领先地位。而且，最大的 10 家厂商都是欧美企业。二线厂商主要是东芝、NEC、夏普和富士通等日本厂商，以及立琦等***企业，这些企业在低端市场获得了成功，尤其是在消费电子市场。领先供应商往往采用集成器件制造商（IDM）模式，与此不同的是，中国只有三家国内电源管理 IC 厂商采用了这种模式，国内的多数供应商都历史较短，规模较小，只有 ASMC、贝岭和 CSMC 是专门的模拟代工厂商，可以提供成熟的模拟工艺。中国电源 IC 领域的主流厂商 BCD，杭州士兰、华润矽微、无锡芯朋、深圳芯联、亚成微电子、北京思旺以及灿瑞半导体等以及大大小小五百多家模拟类集成电路设计企业中部分生产的电源芯片和假冒欧美品牌的产品构成了中国庞大的电源芯片供应市场。最后电子发烧友网为大家列举了几款同类产品的对比图。
国外品牌开关稳压类电源 IC对比

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