基于TPS54540的三路BUCK电路的设计方案

今天去把第二次考核电路验收完了，现在就总结一下我的BUCK电路的设计吧。我设计的三路BUCK，其中6V的一路使用的是TPS54540，3V3和5V使用的是TPS562208。两款芯片都是TI的，确实是TI的芯片做得太好了。本文的主角是TPS54540。第一次见到TPS54540，我是在大疆的开发板上见到的，当时就被那块开发板的供电惊艳到了，真的太强了这个板子的5V接到示波器上，精度达到了1%，纹波不到10mV。于是我便想看看这个5V是什么芯片做的，一看，正是TPS54540。那么这个TPS54540有多强呢？看datasheet第一页就知道了：这可比我之前用的LM2596（还是某宝上买的DCDC模块，我哭了）强到不知道哪里去了。废话到此为止，下面开始正题：首先看引脚，TPS54540有8个引脚以及一个热风焊盘（引脚9）。引脚1接的是自举电容，同时自举电容要跨接到引脚8（SW）；引脚2接的是芯片的供电脚；引脚3是欠压锁使能引脚；引脚4接定时电阻，控制开关频率的；引脚5是电压反馈引脚，引脚5的反馈回路接在输出和地之间通过改变反馈回路与输出还有反馈回路与地之间的阻值比，来调节输出电压。引脚6是频率补偿引脚，用于补偿芯片内部的开关电流；引脚7和引脚9都是接地引脚，引脚9同时还起到散热的作用引脚8接的是开关MOS的输出，也就是芯片的输出。下面开始看看电路原理图怎么画：这里我用TI官方的设计工具生成了一个原理图，看看就好，不要完全照搬！！！　　　　?从左往右看电路图，首先Cin用于输入滤波，这里要注意，TI设计工具给的电容都是什么妖魔鬼怪，按照上面的参数去买，你多半是买不到性能这么好的电容的！！！所以实际的设计应该使用多个（一般用4个）相同的电容并联，来达到TI设计工具上面的参数。然后是Ccomp、Rcomp和Ccomp2，用于环路补偿，Rt是定时电阻，这些按照TI给的参数来就可以。Cboot是自举电容，按照参数来没问题。D1，续流二极管，耐压要42V，由于是续流，TPS54540输出电流能达到5A，因此选择5A或者5A以上的。在TI给的设计指南中使用的是?PDS760（42V 7A）?，这里也可使用?SVM860?代替。L1，输出电感，选择功率电感即可。Rfbt和Rfbb是反馈电阻，调节这两个电阻的比值来调节输出电压。Cout是输出滤波电容，用于去耦合。这里也要注意，由于我们正常买到的电容ESR值通常偏大，也需要并联多个，而且仅仅一个电解电容的滤波效果并不理想，可以根据电路特性，并联几个瓷片电容进去。整个电路需要计算的也就是输出电压了，也就是反馈电阻的阻值比。在datasheet上很容易就能找到公式：同时还给出了精度参数：内部参考电压精度为1%公式中的RHS（高位电阻，我这么叫不知道对不对）就是跨接SW与FB引脚的电阻。RLS（低位电阻）就是跨接FB和地的电阻。通常RLS取10K，不大不小方便计算。那么我们很容易算出来，要输出6V，RHS应该取65K。接着我们开始计算精度，按反馈电阻是1%的精密电阻来计算。当电压输出最大的时候，内部参考电压误差向上取最大，RHS误差向上取最大，RLS误差向下取最大，即：Vmax=0.8V*1.01*（1+RHS*1.01/RLS*0.99）=6.166V同理算得最小电压为5.838V。那么就得到电压的波动范围：97.3%~102.7%。误差在3%之内，符合考核标准。最后，贴出我的原理图，和DJI的原理图，仅供参考：