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TPS5450DDARスイッチングレギュレーターの構成と使用に関する包括的なガイド

カタログ

TPS5450DDAR テキサスインスツルメンツが製造した高性能ステップダウンスイッチングレギュレータチップです。高出力電流、高効率、および組み込みの保護機能により、さまざまな産業および消費者の電子機器の電力システムで広く使用されています。使いやすい設計により、エンジニアは高性能のパワーソリューションを迅速に開発できます。この記事では、TPS5450DDARに関連するいくつかの重要なポイントについて説明します。これには、仕様、機能、レイアウト、アプリケーションなど、このデバイスを詳細に理解できるようにします。それでは、始めましょう！

TPS5450DDARの概要

TPS5450DDARは、低抵抗、高側のNチャネルMOSFETを統合する高出力電流PWMコンバーターです。過渡条件下で緊密な電圧調整精度を提供する高性能電圧エラーアンプがあります。さらに、入力電圧が5.5Vに達しない場合の起動を防ぐためのアンダーボルテージロックアウト回路もあります。内部スロースタート回路を使用してイングラッシュ電流を制限しますが、電圧フィードフォワード回路を使用して過渡応答を改善します。ENAピンを使用することにより、電源がオフになると、通常18µAに電流を減らすことができます。設計の複雑さを減らし、外部コンポーネント数を減らすために、TPS5450DARのフィードバックループは内部的に補償されます。

代替品と同等物：

• TPS5450DDA

• TPS5450QDDARQ1

• TPS5450DDARG4

TPS5450DDARの技術パラメーター

•TPS5450DARは、スイッチング電圧レギュレーターのカテゴリに属します。

•その静止電流は18UAです。

•そのトポロジーはバックです。

•そのスイッチングレギュレータの周波数は500 kHzです。

•このコンバーターは90（typ）効率が高いです。

•そのインストール方法はSMDまたはSMTです。

•TPS5450DARには、8つのピンと1つの出力インターフェイスがあります。

•コンバーターの出力電流は最大5a、ピーク電流は最大6aです。

•TPS5450DDARの長さは5 mm、幅は4 mm、高さは1.55 mmです。

•コンバーターの最小動作温度は-40°Cで、最大動作温度は125°Cです。

•コンバーターは、広い電圧入力範囲で設計されており、5.5V〜36Vの入力電圧範囲内で動作できます。

•コンバーターは、SO-PowerPad-8パッケージとテープおよびリールパッケージに出荷され、迅速な設置と安全な配達を行います。

TPS5450DDARの簡素化された概略図

TPS5450DDARの機能と利点

チップには、高精度出力電圧調整機能があります。出力電圧は、最大±1％の精度で外部抵抗器を介して調整できます。通常の作業モードでは、そのスイッチング周波数は500kHzに達します。さらに、CHIPは、入力の低電圧保護、過熱保護、出力出力、電圧保護、短絡保護など、さまざまな保護機能も統合します。同時に、チップは業界の基準に準拠しており、広い温度動作範囲（-40°C〜 +125°C）と入力電圧範囲（5.5V〜36V）を持っています。TPS5450DDARは、REACH、ROHS、WEEEなどの環境指示にも準拠していることに言及する価値があります。TPS5450DDARは、電気性能と環境への親しみやすさで優れていることに加えて、他の多くの機能を提供しています。その中には：

熱管理：TPS5450DDARには、システムの安全性と安定性を確保できる、過熱保護、過負荷保護などを含む、さまざまな組み込み熱管理保護対策があります。

調整可能な出力電圧：TPS5450DDARの出力電圧は、外部抵抗器を介して調整して、さまざまなアプリケーションシナリオのニーズに適応できます。

広い入力電圧範囲：TPS5450DDARの入力電圧範囲は5.5V〜36Vであり、さまざまなアプリケーションシナリオのニーズを満たすことができます。

高い統合：TPS5450DDARは、Power MOSFET、逆電圧保護回路、出力電流制限回路などのさまざまな保護および制御回路を統合し、外部コンポーネントの数とシステムコストを削減できます。

高出力電流：TPS5450DDARは、最大5A（6Aピーク電流）の出力電流を提供でき、これは高電力要件でアプリケーションシナリオを満たすことができます。

高効率：TPS5450DDARは、SWIFT™（統合されたFETテクノロジーを備えたスイッチャー）テクノロジーを採用しています。

Swift™テクノロジー：TPS5450DDARは、Texas InstrumentsのSwift™（ステップダウンスイッチングレジュレーター統合周波数テクノロジー）テクノロジーを採用しています。このテクノロジーは、コントローラーとハイサイドおよびローサイドのMOSFETを単一のチップに統合し、効率を大幅に改善し、コストを削減します。さらに、このテクノロジーは、設計者が回路レイアウトを簡素化し、システムの信頼性と全体的なパフォーマンスを改善するのに役立ちます。

TPS5450DDARのソフトスタート関数を構成する方法は？

ソフトスタート関数の主な目的は、出力電圧が起動中に過度のイングラッシュ電流を生成するのを防ぐことです。電源がオンになると、出力電圧が急速に上昇し、適切な制御がなくても、回路内の過度の電流を引き起こし、回路内の成分を損傷したり、他の副作用を引き起こしたりする可能性があります。ソフトスタート関数を通じて、TPS5450DDARは起動中に出力電圧を徐々に増加させることができ、それにより電流の上昇率が制限されます。これにより、回路内のコンポーネントを保護し、電源の安定した起動が保証されます。以下は、TPS5450DDARソフトスタート機能を構成するための一般的な手順です。

起動時間を決定します。最初に、出力電圧を低から高に安定させる時間を決定します。これにより、ソフトスタートの時定数が決まります。

SS/TRピンを接続：SS/TRピンを必要な電力または電圧源に接続します。ソフトスタート機能を有効にする場合は、SS/TRピンを外部電圧ソースに接続する必要があります。ソフトスタートなしで高速スタートアップが必要な場合は、SS/TRピンをグラウンド（GND）に接続する必要があります。

ソフト開始時間を調整します：ニーズに応じて、外部電圧ソースの出力を調整することにより、ソフト開始時間を制御できます。電圧が高いと起動が速くなりますが、電圧が低くなるとスタートアップ時間が延長されます。調整するときは、設定値が許容範囲内にあることを確認して、不要な問題を避けてください。

関数の検証：TPS5450DDARを入力電源と負荷に接続し、出力電圧の起動プロセスを観察します。すべてが正常に機能している場合、出力電圧は、構成されたソフトスタート時間に従ってゆっくりと定常状態に上昇するはずです。

TPS5450DDARのコンクリート用途

•バッテリー充電器

•パワーアダプター

•高密度のロードポイントレギュレーター

•12Vおよび24V分散電源システム

•LCDモニター、プラズマモニター

TPS5450DDARのレイアウト

レイアウトガイドライン

低ESRセラミックバイパスコンデンサをVINピンに接続します。バイパスコンデンサ接続、VINピン、およびTPS5450DARグランドピンによって形成されるループ領域を最小限に抑えるように注意してください。これを行う最良の方法は、上部の地上領域をVINトレースに隣接するデバイスの下から拡張し、バイパスコンデンサをVINピンにできるだけ近くに配置することです。推奨される最小バイパス容量は、X5RまたはX7R誘電体を備えた4.7μFセラミックです。

上部層にICの真下に接地領域があり、PowerPadに接続するための露出領域がある必要があります。VIASを使用して、この地上領域を内部の地上飛行機に接続します。入力フィルターコンデンサの接地側に追加のVIAを使用します。GNDピンは、以下に示すように、デバイスの下のグランドエリアに接続することにより、PCBグランドに接続する必要があります。

pHピンは、出力インダクタ、キャッチダイオード、ブートコンデンサにルーティングする必要があります。pH接続はスイッチングノードであるため、インダクタはpHピンに非常に近く、PCB導体の面積を最小化して過度の容量性結合を防ぐ必要があります。キャッチダイオードは、出力電流ループ領域を最小限に抑えるために、デバイスの近くに配置する必要があります。図のように、位相ノードとブートピン間のブートコンデンサを接続します。ブートコンデンサをICの近くに保ち、導体のトレースの長さを最小限に抑えます。表示されているコンポーネントの配置と接続はうまく機能しますが、他の接続ルーティングも効果的かもしれません。

Vout TraceとGNDの間に示されているように、出力フィルターコンデンサを接続します。ループをPHピン、lout、cout、およびGNDによって形成することは、実用的であると同じくらい小さく保つことが重要です。

VOUTトレースをVSENSE PINに接続して、抵抗仕切りネットワークを使用して出力電圧を設定します。このトレースをpHトレースに近づきすぎないでください。ICパッケージのサイズとデバイスのピンアウトにより、トレースは出力コンデンサの下でルーティングする必要がある場合があります。あるいは、出力コンデンサの下のトレースが望ましくない場合、ルーティングは代替レイヤーで実行できます。

次の図に示されている接地スキームを使用する場合は、別のレイヤーへのvia接続を使用して、ENAピンにルーティングします。

レイアウトの例

8. TPS5450DDARの使用方法は？

TPS5450DDARを使用する場合、次の問題に注意する必要があります。

ラインの規制と応答

TPS5450DDARのラインの合理的な調整は、電源システムの応答速度と安定性を改善するための重要な手段です。回路内の重要なコンポーネントのパラメーターを調整することにより、出力電圧と電流の正確な制御を実現することができ、システムの動的応答を改善します。

組み込みの保護機能の使用

TPS5450DDARビルトインの過熱および過電流保護は、デバイスを損傷から効果的に保護できます。使用の過程で、これらの組み込みの保護機能を最大限に活用して、異常な状況の機器をタイムリーに電源から切断して、さらなる損傷を避けることができるようにする必要があります。

温度範囲と動作ノード

TPS5450DDARを使用する過程で、デバイスの温度変化に注意を払い、デバイスの損傷や性能の低下を避けるために、高温または低温環境で長時間作業することを避ける必要があります。

周波数調整の切り替え

TPS5450DDARのスイッチング周波数は、電源システムのパフォーマンスに特定の影響を与えます。必要に応じてスイッチング周波数を調整すると、システムの応答速度と安定性を最適化できます。実際のアプリケーションでは、負荷の特性とシステム要件に従って適切なスイッチング周波数を選択する必要があります。

入力電圧範囲設定

TPS5450DDARの入力電圧が指定された範囲内にあることを保証すると、電圧が高すぎるか低すぎるかによって引き起こされる機器の損傷または性能の低下を効果的に回避できます。回路を設計するときは、実際のアプリケーションで可能な電圧変動を考慮し、それに応じて適切な入力電圧範囲を選択する必要があります。

パッケージと熱に関する考慮事項

TPS5450DARパッケージとサーマルデザインは、そのパフォーマンスと安定性に重要な影響を及ぼします。パッケージの選択では、デバイスの動作環境と温度要件を考慮し、適切なパッケージタイプを選択する必要があります。同時に、妥当な熱散逸設計も、デバイスの安定した動作を確保するための鍵です。実際の用途では、ヒートシンクを増やし、換気を改善することにより、熱散逸効果を最適化できます。

よくある質問[FAQ]

1. TPS5450DDARの動作温度範囲はどのくらいですか？

TPS5450DARの動作温度は、-40°Cから125°Cの範囲です。

2. TPS5450DDARはどのアプリケーションに適していますか？

産業、自動車、通信など、幅広いアプリケーションに適しています。

3. TPS5450DDARの交換と同等物は何ですか？

TPS5450DDARをTPS5450DDA、TPS5450QDDARQ1、またはTPS5450DDARG4に置き換えることができます。

4. TPS5450DDARは、保護のためにどのような機能を提供していますか？

過電流保護、サーマルシャットダウン、低電圧ロックアウトなどの保護機能を提供します。