基于TPS5430的DC—DC變換器設(shè)計

謝九江

摘要：該文以芯片TPS5430為核心構(gòu)成DC-DC變換器，測控電路由51單片機中的單元電路完成電流顯示，通過單元電路上的按鍵改變占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓，輔助電源由直流穩(wěn)壓電源經(jīng)過穩(wěn)壓芯片L7805CV輸出5V電源。本文根據(jù)題目要求完成了對輸出電流的測試，在輸入電壓變化下對輸出電壓的測試等要求。整個系統(tǒng)充分利用了TPS5430過流保護和熱關(guān)斷功能，性能測試較為完善，比較好的實現(xiàn)了電路要求。

關(guān)鍵詞： DC-DC變換器；步進控制；TPS5430芯片

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）04-0239-02

Design of DC-DC Converter Based on TPS5430

XIE Jiu-jiang

（Wuchang Institute of Technology， Wuhan 430065， China）

Abstract： The DC-DC converter is composed by TPS5430 chip as the core， the control circuit unit circuit in 51 MCU to complete the current display， through the button on the unit circuit to change the duty cycle ，so as to adjust the output voltage. The auxiliary power supply from the DC power supply through the output voltage chip L7805CV . In this paper， according to the requirements of the subject to complete the test of the output current， the input voltage changes in the output voltage test requirements. The whole system makes full use of TPS5430 over-current protection and thermal shutdown function， the performance test is more perfect for the realization of the requirements.

Key words： DC-DC converter；step control；TPS5430 chip

1 設(shè)計方案論證與比較

1.1 DC-DC主回路的論證

方案一：采用芯片LM2596以及簡單的外圍器件構(gòu)成，其輸入電壓為4.5V-40V，輸出電流為3A，具有完善的電流限制、熱關(guān)斷等保護電路。但轉(zhuǎn)換效率最高為88%，不符合題目要求。

方案二：采用性能優(yōu)越的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片TPS5430，其電壓輸入范圍為5.5V-36V，輸出電流為3A，具有開關(guān)使能腳、過流保護和熱關(guān)斷功能。轉(zhuǎn)換效率最佳狀態(tài)可達95%，符合設(shè)計參數(shù)要求。綜上所述：我們選擇方案二。

1.2輔助電源電路

本系統(tǒng)可直接用開關(guān)電源為其供電，也可由220v工頻電源供電。考慮到設(shè)計成本及電路設(shè)計的難易程度，我們選擇直接由市電供電。

2 主要原件參數(shù)的選擇與計算

2.1電感參數(shù)計算

2.2電容參數(shù)選擇

輔助電源經(jīng)市電整流、濾波后，通過穩(wěn)壓芯片L7805CV得到5V電源為51單片機供電，C1、C2、C3、C4為濾波電容，其容量選擇如下：

3 電路與程序設(shè)計

3.1電路的設(shè)計

3.1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖所示。

當充電時，直流穩(wěn)壓電源提供24V-36V的電壓給由S1、S2、S3、R5等組成的升壓、降壓變換電路（U1），由控制電路調(diào)節(jié)輸出方波的占空比，得到所需的電壓值（10V～20V），再經(jīng)TPS5430芯片得到最終穩(wěn)定的輸出電壓給電池充電。當電池組放電時，電池組中儲存的電壓經(jīng)測控電路的控制，再由DC-DC變換電路中的升壓斬波電路的U2（圖1中左邊）作用釋放直流穩(wěn)壓電源，并保持在30V左右，以達到雙向DC-DC的變換作用。

3.1.2 DC-DC降壓電路設(shè)計

TPS5430是TI公司提供的一款具有寬電壓輸入范圍（36V～515V），高輸出電流（可達3A）的DC-DC開關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片，它具有外圍元件少，輸出效率高等優(yōu)點。下圖是本設(shè)計中應用它組成的DC-DC降壓電路。

3.2系統(tǒng)程序設(shè)計

3.2.1程序功能與設(shè)計思路

本設(shè)計通過單片機調(diào)節(jié)使能端輸入信號的占空比改變輸出電壓，每按一下步進值增加0.1A；將電流輸入A/D轉(zhuǎn)換芯片，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過芯STC89C51代碼編譯輸出，經(jīng)過數(shù)碼管段選和138譯碼器位選，最終顯示其電流值。程序流程圖如下圖所示。

4 系統(tǒng)測試方案與測試結(jié)果

4.1測試方案

接通S1、S3、斷開S2，將裝置設(shè)定為充電模式（降壓模式）。

1）U2=30V條件下，改變占空比，測量輸出電流，測量結(jié)果如表1所示。

2）I1=2A，使U2在24-36V范圍內(nèi)變換時，測量記錄U1的電壓值，如表2所示。

4.2 測試結(jié)果

5 設(shè)計心得

本經(jīng)過四天的辛勤努力，最終實現(xiàn)了設(shè)計的參數(shù)要求。但由于時間緊，工作量大，系統(tǒng)還存在許多可以改進的地方，比如電路布局、和抗干擾方面還有很大的提升空間，經(jīng)過改進，相信性能還會有進一步的提升。本次設(shè)計作為全國大學生電子設(shè)計大賽的課題，極大的鍛煉了我們各方面的能力。例如：軟硬件仿真、調(diào)試電路等。雖然我們遇到了很多困難和障礙，但總體上成功與挫折交替，困難與希望并存，我們將繼續(xù)努力爭取更大的進步。

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