على 28/08/2024 370

دليل شامل لتكوين واستخدام منظم تبديل TPS5450DDAR

كتالوج

ال TPS5450DDAR هي رقاقة منظم التبديل عالي الأداء من قبل Texas Instruments.بفضل وظائف الحماية العالية ، الكفاءة العالية ، والحماية المدمجة ، يتم استخدامه على نطاق واسع في أنظمة الطاقة من مختلف المعدات الإلكترونية الصناعية والمستهلكين.يمكّن تصميمه سهل الاستخدام المهندسين من تطوير حلول طاقة عالية الأداء بسرعة.في هذه المقالة ، سنناقش بعض النقاط الرئيسية المتعلقة بـ TPS5450DDAR ، بما في ذلك مواصفاته وميزاته وتخطيطه وتطبيقاته ، بحيث يمكنك الحصول على فهم متعمق لهذا الجهاز.لذلك ، دعنا نبدأ!

نظرة عامة على TPS5450DDAR

TPS5450DDAR هو محول PWM تيار عالي الناتج يدمج مقاومة منخفضة ، MOSFET منخفضة القناة.يحتوي على مضخم خطأ في الجهد عالي الأداء يوفر دقة تنظيم الجهد الضيق في ظل ظروف عابرة.بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يحتوي أيضًا على دائرة قفل الجهد المنخفض لمنع بدء التشغيل عندما لا يصل جهد الإدخال إلى 5.5 فولت.يتم استخدام دائرة البداية البطيئة الداخلية للحد من تيار inrush ، في حين يتم استخدام دائرة التغذية الجهد لتحسين الاستجابة العابرة.باستخدام دبوس ENA ، يمكن تقليل التيار إلى 18µA عادة عند إيقاف تشغيل الطاقة.لتقليل تعقيد التصميم وتقليل عدد المكونات الخارجية ، يتم تعويض حلقة ملاحظات TPS5450DDAR داخليًا.

البدائل وما يعادلها:

• TPS5450DDA

• TPS5450QDDARQ1

• TPS5450DDARG4

المعلمات الفنية من TPS5450DDAR

• TPS5450DDAR ينتمي إلى فئة من منظمات الجهد.

• تيارها الهادئ هو 18UA.

• طوبولوجياها هي باك.

• منظم التبديل لديه تردد 500 كيلو هرتز.

• هذا المحول هو 90 (TYP) في المئة كفاءة.

• طريقة التثبيت الخاصة بها هي SMD أو SMT.

• TPS5450DDAR يحتوي على ثمانية دبابيس وواجهة إخراج واحدة.

• يحتوي المحول على تيار إخراج يصل إلى 5A وذروة تيار يصل إلى 6A.

• طول TPS5450DDAR هو 5 مم ، والعرض 4 مم ، والارتفاع 1.55 مم.

• يحتوي المحول على درجة حرارة تشغيل لا تقل عن -40 درجة مئوية والحد الأقصى لدرجة حرارة التشغيل 125 درجة مئوية.

• تم تصميم المحول بنطاق إدخال واسع الجهد ويمكن أن يعمل ضمن نطاق جهد الإدخال من 5.5 فولت إلى 36 فولت.

• سيتم شحن المحول في حزمة ما يصل إلى قوى القوى-8 وحزمة التغليف والبكرة للتثبيت السريع والتسليم الآمن.

التخطيطي المبسط لـ TPS5450DDAR

ميزات ومزايا TPS5450DDAR

تحتوي الرقاقة على وظيفة ضبط جهد الخرج عالية الدقة.يمكن ضبط جهد الخرج من خلال مقاوم خارجي مع دقة تصل إلى ± 1 في المئة.في وضع العمل العادي ، يصل تردد التبديل الخاص به إلى 500 كيلو هرتز.بالإضافة إلى ذلك ، تدمج الشريحة أيضًا مجموعة متنوعة من وظائف الحماية ، بما في ذلك حماية المدخلات أقل من الجهد ، وحماية ارتفاع درجة الحرارة ، وحماية الإخراج أقل من الجهد ، وحماية الدائرة القصيرة.في الوقت نفسه ، تتوافق الشريحة مع معايير الصناعة ولها نطاق تشغيل واسع لدرجة الحرارة (-40 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية) ونطاق جهد الإدخال (5.5 فولت إلى 36 فولت).تجدر الإشارة إلى أن TPS5450DDAR يتوافق أيضًا مع التوجيهات البيئية مثل REACH و ROHS و WEEE.بالإضافة إلى التفوق في الأداء الكهربائي والود البيئي ، يقدم TPS5450DDAR العديد من الميزات الأخرى.من بينهم:

الإدارة الحرارية: يحتوي TPS5450DDAR على مجموعة متنوعة من تدابير حماية الإدارة الحرارية المدمجة ، بما في ذلك حماية درجة الحرارة ، وحماية الحمل الزائد ، وما إلى ذلك ، والتي يمكن أن تضمن سلامة النظام واستقراره.

جهد الإخراج القابل للتعديل: يمكن ضبط جهد إخراج TPS5450DDAR من خلال المقاومات الخارجية للتكيف مع احتياجات سيناريوهات التطبيق المختلفة.

نطاق جهد الإدخال الواسع: نطاق جهد الإدخال من TPS5450DDAR هو 5.5V إلى 36V ، والذي يمكن أن يلبي احتياجات سيناريوهات التطبيق المختلفة.

التكامل العالي: يدمج TPS5450DDAR مختلف دوائر الحماية والتحكم مثل MOSFET الطاقة ، ودائرة حماية الجهد العكسي ، ودائرة الحد من تيار الإخراج ، والتي يمكن أن تقلل من عدد المكونات الخارجية وتكاليف النظام.

تيار الناتج المرتفع: يمكن أن يوفر TPS5450DDAR تيارًا مخرجًا يصل إلى 5A (6A ذروة التيار) ، والتي يمكن أن تلبي سيناريوهات التطبيق مع متطلبات الطاقة العالية.

الكفاءة العالية: TPS5450DDAR يتبنى تقنية SWIFT ™ (Switcher مع تقنية FET متكاملة) ، والتي يمكن أن توفر كفاءة تحويل تصل إلى أكثر من 90 في المائة ، مما يقلل من نفايات الطاقة وفقدان الحرارة.

تقنية SWIFT ™: TPS5450DDAR تتبنى تقنية Texas Instruments 'Swift ™ (تقنية التردد المتكاملة للتبديل).تدمج هذه التكنولوجيا وحدة التحكم و MOSFETs عالية الجانب ومنخفضة الجانب في شريحة واحدة ، مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة بشكل كبير وتقليل التكاليف.بالإضافة إلى ذلك ، تساعد هذه التقنية المصممين على تبسيط تخطيط الدوائر ، وبالتالي تحسين موثوقية النظام والأداء العام.

كيفية تكوين وظيفة البدء الناعمة لـ TPS5450DDAR؟

الغرض الرئيسي من وظيفة البداية الناعمة هو منع جهد الخرج من توليد تيار inrush المفرط أثناء بدء التشغيل.عند تشغيل مصدر الطاقة ، سيرتفع جهد الخرج بسرعة ، وبدون تحكم مناسب ، قد يتسبب ذلك في حدوث تيار مفرط في الدائرة ، وبالتالي إتلاف المكونات في الدائرة أو تسبب في آثار ضارة أخرى.من خلال وظيفة البداية الناعمة ، يمكن لـ TPS5450DDAR زيادة جهد الخرج تدريجياً أثناء بدء التشغيل ، مما يحد من معدل ارتفاع التيار.هذا يساعد على حماية المكونات في الدائرة ويضمن بدء تشغيل مستقر لمصدر الطاقة.فيما يلي الخطوات العامة لتكوين ميزة TPS5450DDAR Soft-Start:

حدد وقت بدء التشغيل: أولاً ، حدد المدة التي نريد أن تستقر فيها جهد الخرج من المنخفض إلى المرتفع.هذا سيحدد الوقت الثابت للبدء الناعم.

قم بتوصيل دبابيس SS/TR: نقوم بتوصيل دبابيس SS/TR بمصدر الطاقة أو الجهد المطلوب.إذا كنا نرغب في تمكين ميزة البداية الناعمة ، فنحن بحاجة إلى توصيل دبوس SS/TR بمصدر جهد خارجي.إذا كنا نريد بدء تشغيل سريع دون بدء ناعم ، نحتاج إلى توصيل دبوس SS/TR بالأرض (GND).

اضبط وقت البدء الناعم: وفقًا للاحتياجات ، يمكن التحكم في وقت البدء الناعم عن طريق ضبط إخراج مصدر الجهد الخارجي.سيؤدي الجهد العالي إلى بدء تشغيل أسرع ، في حين أن الجهد المنخفض سوف يمتد وقت بدء التشغيل.عند التعديل ، يرجى التأكد من أن القيمة المحددة ضمن النطاق المسموح به لتجنب المشكلات غير الضرورية المحتملة.

تحقق من الوظيفة: قم بتوصيل TPS5450DDAR بمصدر طاقة الإدخال وتحميله ، ومراقبة عملية بدء تشغيل جهد الإخراج.إذا كان كل شيء يعمل بشكل صحيح ، فيجب أن يرتفع جهد الخرج ببطء إلى حالة مستقرة وفقًا لوقت البدء الناعم الذي تم تكوينه.

تطبيقات ملموسة من TPS5450DDAR

• شاحن البطارية

• محول الطاقة

• منظمات نقطة التحميل عالية الكثافة

• أنظمة الطاقة الموزعة 12 فولت و 24V

• شاشات LCD ، شاشات البلازما

تخطيط TPS5450DDAR

إرشادات التصميم

قم بتوصيل مكثف الالتفاف الخزفي منخفض ESR إلى دبوس VIN.احرص على تقليل مساحة الحلقة التي تشكلها اتصالات المكثف الالتفافية ، ودبوس VIN ، ودبوس الأرض TPS5450DDAR.أفضل طريقة للقيام بذلك هي تمديد مساحة الأرض العلوية من أسفل الجهاز المجاور لتتبع Vin ، ووضع المكثف الالتفافي في أقرب وقت ممكن إلى دبوس VIN.الحد الأدنى للسعة الالتفافية الموصى بها هو 4.7 ميكروليتر سيراميك مع عازلة X5R أو X7R.

يجب أن تكون هناك منطقة أرضية على الطبقة العليا مباشرة أسفل IC ، مع مساحة مكشوفة للتواصل مع PowerPad.استخدم VIAs لتوصيل هذه المنطقة الأرضية بأي طائرات أرضية داخلية.استخدم VIAs إضافية في الجانب الأرضي من المكثفات مرشح الإدخال والمخرجات أيضًا.يجب ربط دبوس GND بأرض ثنائي الفينيل متعدد الكلور عن طريق توصيله بالمنطقة الأرضية أسفل الجهاز كما هو موضح أدناه.

يجب توجيه دبوس الأس الهيدروجيني إلى محث الإخراج ، وصمام الصمام الثنائي ، ومكثف التمهيد.نظرًا لأن اتصال الأس الهيدروجيني هو عقدة التبديل ، يجب أن يكون المحث بالقرب من دبوس الأس الهيدروجيني وتقليل مساحة موصل ثنائي الفينيل متعدد الكلور لمنع اقتران السعة المفرط.يجب أيضًا وضع الصمام الثنائي Catch بالقرب من الجهاز لتقليل منطقة حلقة تيار الإخراج.قم بتوصيل مكثف التمهيد بين عقدة الطور ودبوس التمهيد كما هو موضح.حافظ على مكثف التمهيد بالقرب من IC وتقليل أطوال تتبع الموصل.تعمل مواضع المكون والاتصالات المعروضة بشكل جيد ، ولكن قد تكون عمليات اتصال أخرى فعالة أيضًا.

قم بتوصيل مكثفات مرشح الإخراج كما هو موضح بين تتبع Vout و GND.من المهم الحفاظ على الحلقة التي تشكلها دبوس الأس الهيدروجيني ، و lout ، و cout و gnd صغيرة كما هي عملية.

قم بتوصيل تتبع Vout إلى دبوس VSense باستخدام شبكة مقسم المقاوم لتعيين جهد الإخراج.لا توجه هذا التتبع بالقرب من تتبع الرقم الهيدروجيني.نظرًا لحجم حزمة IC وربط الجهاز ، قد يلزم توجيه التتبع تحت مكثف الإخراج.بالتناوب ، يمكن إجراء التوجيه على طبقة بديلة إذا لم يكن التتبع تحت مكثف الإخراج غير مطلوب.

إذا كنت تستخدم مخطط التأريض الموضح في الشكل التالي ، فاستخدم A VIA اتصالًا بطبقة مختلفة للتوجيه إلى دبوس ENA.

مثال تخطيط

8. كيفية استخدام TPS5450DDAR؟

عند استخدام TPS5450DDAR ، يجب أن نولي اهتمامًا للأمور التالية:

تنظيم الخط والاستجابة

يعد التعديل المعقول لخط TPS5450DDAR وسيلة مهمة لتحسين سرعة الاستجابة واستقرار نظام إمداد الطاقة.من خلال ضبط معلمات المكونات الحرجة في الدائرة ، يمكن تحقيق التحكم الدقيق في جهد الخرج والتيار ، وبالتالي تحسين الاستجابة الديناميكية للنظام.

استخدام وظيفة الحماية المدمجة

TPS5450DDAR المدمجة في الحماية الزائدة والتيار الزائد يمكن أن تحمي الجهاز بشكل فعال من التلف.في عملية الاستخدام ، يجب أن نستفيد بالكامل من وظائف الحماية المدمجة هذه لضمان إمكانية فصل الجهاز في ظروف غير طبيعية عن مصدر الطاقة في الوقت المناسب لتجنب المزيد من الضرر.

نطاق درجة الحرارة وعقدة التشغيل

في عملية استخدام TPS5450DDAR ، يجب أن نولي اهتمامًا لتغير درجة حرارة الجهاز ، وتجنب العمل لفترة طويلة في بيئة عالية أو منخفضة الحرارة ، وذلك لتجنب تلف الجهاز أو تدهور الأداء.

تبديل ضبط التردد

إن تردد التبديل لـ TPS5450DDAR له تأثير معين على أداء نظام إمداد الطاقة.يمكن أن يؤدي ضبط تردد التبديل حسب الحاجة إلى تحسين سرعة الاستجابة واستقرار النظام.في التطبيقات العملية ، يجب علينا تحديد تردد التبديل المناسب وفقًا لخصائص الحمل ومتطلبات النظام.

إعداد نطاق الجهد الإدخال

إن التأكد من أن جهد المدخلات لـ TPS5450DDAR في النطاق المحدد يمكن أن يتجنب بشكل فعال تلف المعدات أو تدهور الأداء الناجم عن الجهد العالي أو المنخفض للغاية.عند تصميم الدائرة ، يجب أن ننظر في تذبذب الجهد المحتمل في التطبيق الفعلي وتحديد نطاق جهد الإدخال المناسب وفقًا لذلك.

الحزمة والاعتبارات الحرارية

حزمة TPS5450DDAR والتصميم الحراري لها تأثير مهم على أدائها واستقراره.في اختيار الحزمة ، يجب أن نأخذ في الاعتبار بيئة التشغيل ومتطلبات درجة الحرارة للجهاز وتحديد نوع الحزمة المناسب.في الوقت نفسه ، يعد تصميم تبديد الحرارة المعقول أيضًا مفتاح ضمان التشغيل المستقر للجهاز.في التطبيق العملي ، يمكننا تحسين تأثير تبديد الحرارة عن طريق زيادة أحواض الحرارة وتحسين التهوية.

الأسئلة المتداولة [الأسئلة الشائعة]

1. ما هو نطاق درجة حرارة التشغيل من TPS5450DDAR؟

تتراوح درجة حرارة التشغيل لـ TPS5450DDAR من -40 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية.

2. ما هي التطبيقات التي تناسب TPS5450DDAR؟

إنها مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات بما في ذلك الصناعات والسيارات والاتصالات.

3. ما هو استبدال ومكافئ TPS5450DDAR؟

يمكنك استبدال TPS5450DDAR مع TPS5450DDA ، TPS5450QDDARQ1 أو TPS5450DDARG4.

4. ما هي الميزات التي يقدمها TPS5450DDAR للحماية؟

ويوفر ميزات الحماية بما في ذلك الحماية الزائدة ، والإغلاق الحراري ، وقفل الجهد.