電源轉(zhuǎn)換芯片TPS5430及其應(yīng)用

三、TPS5430在地震前兆觀測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是地震前兆觀測儀器的重要組成部分， 它將傳感器探測到的微弱模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號， 并運算， 為后續(xù)的地震分析提供可靠數(shù)據(jù)。

　　最初， 我們曾采用MAX1626等芯片電源為TJ - 2型體積式應(yīng)變儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)供電，但在測試中我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)工作不穩(wěn)定， 儀器會出現(xiàn)自動重啟現(xiàn)象。究其原因， 發(fā)現(xiàn)是MAX1626等芯片電源帶負(fù)載能力不足夠大造成的。因此， 經(jīng)過多方考察， 我們最終選用帶負(fù)載能力強、效率高、外圍器件少的TPS5430芯片作電源， 為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的A /D轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)處理模塊供電， 原理如圖3。

圖3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理圖。

　　1.電路設(shè)計

　　在對TJ - 2型體積式應(yīng)變儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的供電電源設(shè)計過程中， 首先要根據(jù)工作要求確定設(shè)計參數(shù)， 然后根據(jù)參數(shù)設(shè)計電路和選擇外圍元器件。

　?。?） 設(shè)計參數(shù)要求

　　輸入電壓范圍： 10.8~19.8V;輸出電壓： 5V;輸入波紋電壓： 300mV;輸出波紋電壓： 30mV;輸出額定電流： 3A.

　　（2） 應(yīng)用電路

　　本系統(tǒng)電源設(shè)計選用TPS5430的經(jīng)典電路， 如圖4。

圖4 1018~1918V輸入轉(zhuǎn)5V輸出電壓應(yīng)用電路圖

（3） 元件的選擇

　　①輸入電容。

　　TPS5430需要一個稍大些的退耦電容。這里推薦10μF （C 1） 的高性能陶瓷電容。也可以選擇小一點的電容， 但要滿足輸入電壓和額定電流波紋要求。

　　②輸出濾波器件。

　　輸出濾波器件， 即L 1、C 2.TPS5430具有內(nèi)部補償電路。輸出電感與最大輸出電流有關(guān)， 這里選擇15μH電感。

　　輸出電容是影響額定電壓、額定波紋電流和等價阻抗（ ESR） 的重要設(shè)計因素。此應(yīng)用中選擇220μF輸出電容， 此時電路中產(chǎn)生的RMS波紋電流為143mA, 需要最大的ESR為40MΩ。

　?、圯敵鲭妷涸O(shè)置。

　　輸出電壓由VSENSE腳的電阻（R 1、R 2 ） 決定。如果輸出電壓5.0V, 參考電壓1.221V, R1為10kΩ， 則確定R2為3.24kΩ。

　　④ BOOT （啟動） 電容。

　　BOOT電容C 2選擇0.01μF.

　?、莶东@二極管。

　　TPS5430需要外部捕獲二極管， 選擇B340A, 它的反向電壓為40V, 正向電流3A, 正向電壓0.5V.

　　2.電路板設(shè)計

　　TI公司推薦了TPS5430的10.8~19.8V輸入轉(zhuǎn)5V輸出電壓電路板布線和元器件放置方式圖， 如圖5。

　　TPS5430的電路板設(shè)計過程中要遵循一般電源轉(zhuǎn)換芯片電路的設(shè)計原則， 以達到預(yù)期效果。另外還有兩點需要注意：

　　① PowerPAD要求與地相連， 可在芯片正下方放置焊盤， 并打過孔， 以方便正確馬愛虹等： 電源轉(zhuǎn)換芯片TPS5430及其應(yīng)用焊接。

　?、趯NA腳沒有特殊要求時可懸空， 也可預(yù)留出信號過孔。

圖5 電路板設(shè)計圖

　　四、結(jié) 語。

　　目前， 利用TPS5430電源供電的TJ22型體積式應(yīng)變儀的數(shù)據(jù)采集儀器已經(jīng)在內(nèi)蒙古、云南等很多地震臺站中得到實際應(yīng)用。經(jīng)過驗證電源工作狀況良好， 各項性能均能滿足工作要求， 可推廣到其他硬件設(shè)計中。