基于TPS54550的电源模块设计

章磊

摘 要： 提出了一种以TPS54550芯片为核心的DC/DC电源模块的设计方法。分析了主要器件的特性，针对电流、效率等指标对主要外围电路的参数进行了设计和仿真，并对该电源模块进行了相关测试。实践证明该电源模块能够满足设计需求，具有一定实用价值。

关键字： 开关电源； 电路设计； 电源模块； Swift Designer

中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）10?0153?03

Abstract： A design method of DCDC power module based on TPS54550 is proposed in this paper. The characteristics of principal devices are analyzed. According to the parameters of current， efficiency and other indexes， the parameters of main peripheral circuits were designed and simulated with the simulation tool Swift Designer of TI. The relevant testing was performed for the power module. Its max output current is 6 A and its ripple is less than 10 mV. The testing result proves that power module can meet the design requirements and has a certain practical value.

Keywords： switch power supply； circuit design； power module； Swift Designer

0 引 言

随着电子技术的飞速发展，集成电路工作电压越来越低，工作速度越来越高，需求功率越来越大，要求其电源装置体积小效率高，低电压大电流输出。开关电源利用磁场储能，无论升压、降压或是两者同时进行，都可以实现相当高的变换效率。由于变换效率高，因此发热很小，散热处理得以简化，因此开关电源具有设计灵活，散热小，成本较低的优点。

要取得低纹波、低EMI、低噪声的电源，关键在于电路设计，尤其是输入/输出电容、输出电感的选择和布局。本文中提出一种采用TI公司TPS54550电源芯片设计的6 A规格的DC/DC电源模块。

1 基本原理

TPS54550PWP为一款中等输出电流同步buck PWM转换器，内部集成一上MOSFET和一用于驱动外置下MOSFET的门极驱动器。包含一高性能电压误差放大器，可使暂态性能最优，同时使输出滤波电感和电容选择更灵活。TPS54550PWP有一under?voltage?lockout电路，即输入电压高于4.5 V才启动；一缓启动电路，可减小启动时脉冲电流；输入或输出相位同步可配置特性。输入电压范围4.5～20 V，输出电流6 A，峰值电流7.5 A，开关频率250～700 kHz，同时缓启动时间可调，过流和过热关断保护。

TPS54550PWP开关控制上、下MOS管导通，输出方波，经过输出电感、电容整流滤波输出直流电压，通过反馈调整占空比调节输出电压大小。本电源模块要求输出电流6 A，在50%负载下效率85%以上，纹波小于10 mV。

2 外围电路设计

2.1 开关频率

5 结 语

仿真和实际测试的结果表明所设计的电源模块能够符合要求，实际的使用中也证明是可靠的。

参考文献

[1] PRESSMAN A I.开关电源设计[M].北京：电子工业出版社，2005.

[2] Texas Instruments. TPS54550 datasheet [R]. USA： TI， 2006.

[3] 衡耀付，陈富君.一种基于UC3842的新型开关稳压电源设计[J].电力自动化设备，2009（9）：133?136.

[4] 戴媛媛，贾新章，王少熙.MOSFET和IGBT器件在开关电源中的一种应用方法及其仿真[J].电子器件，2006（9）：738?741.

[5] 王剑.SWIFTTM Designer电源设计程序[J].世界电子元器件，2002（8）：53?54.

[6] 董玉林.开关电源纹波与噪声的抑制[J].辽宁工业大学学报：自然科学版，2008（10）：302?305.

摘 要： 提出了一种以TPS54550芯片为核心的DC/DC电源模块的设计方法。分析了主要器件的特性，针对电流、效率等指标对主要外围电路的参数进行了设计和仿真，并对该电源模块进行了相关测试。实践证明该电源模块能够满足设计需求，具有一定实用价值。

关键字： 开关电源； 电路设计； 电源模块； Swift Designer

中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）10?0153?03

Abstract： A design method of DCDC power module based on TPS54550 is proposed in this paper. The characteristics of principal devices are analyzed. According to the parameters of current， efficiency and other indexes， the parameters of main peripheral circuits were designed and simulated with the simulation tool Swift Designer of TI. The relevant testing was performed for the power module. Its max output current is 6 A and its ripple is less than 10 mV. The testing result proves that power module can meet the design requirements and has a certain practical value.

Keywords： switch power supply； circuit design； power module； Swift Designer

0 引 言

随着电子技术的飞速发展，集成电路工作电压越来越低，工作速度越来越高，需求功率越来越大，要求其电源装置体积小效率高，低电压大电流输出。开关电源利用磁场储能，无论升压、降压或是两者同时进行，都可以实现相当高的变换效率。由于变换效率高，因此发热很小，散热处理得以简化，因此开关电源具有设计灵活，散热小，成本较低的优点。

要取得低纹波、低EMI、低噪声的电源，关键在于电路设计，尤其是输入/输出电容、输出电感的选择和布局。本文中提出一种采用TI公司TPS54550电源芯片设计的6 A规格的DC/DC电源模块。

1 基本原理

TPS54550PWP为一款中等输出电流同步buck PWM转换器，内部集成一上MOSFET和一用于驱动外置下MOSFET的门极驱动器。包含一高性能电压误差放大器，可使暂态性能最优，同时使输出滤波电感和电容选择更灵活。TPS54550PWP有一under?voltage?lockout电路，即输入电压高于4.5 V才启动；一缓启动电路，可减小启动时脉冲电流；输入或输出相位同步可配置特性。输入电压范围4.5～20 V，输出电流6 A，峰值电流7.5 A，开关频率250～700 kHz，同时缓启动时间可调，过流和过热关断保护。

TPS54550PWP开关控制上、下MOS管导通，输出方波，经过输出电感、电容整流滤波输出直流电压，通过反馈调整占空比调节输出电压大小。本电源模块要求输出电流6 A，在50%负载下效率85%以上，纹波小于10 mV。

2 外围电路设计

2.1 开关频率

5 结 语

仿真和实际测试的结果表明所设计的电源模块能够符合要求，实际的使用中也证明是可靠的。

参考文献

[1] PRESSMAN A I.开关电源设计[M].北京：电子工业出版社，2005.

[2] Texas Instruments. TPS54550 datasheet [R]. USA： TI， 2006.

[3] 衡耀付，陈富君.一种基于UC3842的新型开关稳压电源设计[J].电力自动化设备，2009（9）：133?136.

[4] 戴媛媛，贾新章，王少熙.MOSFET和IGBT器件在开关电源中的一种应用方法及其仿真[J].电子器件，2006（9）：738?741.

[5] 王剑.SWIFTTM Designer电源设计程序[J].世界电子元器件，2002（8）：53?54.

[6] 董玉林.开关电源纹波与噪声的抑制[J].辽宁工业大学学报：自然科学版，2008（10）：302?305.

摘 要： 提出了一种以TPS54550芯片为核心的DC/DC电源模块的设计方法。分析了主要器件的特性，针对电流、效率等指标对主要外围电路的参数进行了设计和仿真，并对该电源模块进行了相关测试。实践证明该电源模块能够满足设计需求，具有一定实用价值。

关键字： 开关电源； 电路设计； 电源模块； Swift Designer

中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）10?0153?03

Abstract： A design method of DCDC power module based on TPS54550 is proposed in this paper. The characteristics of principal devices are analyzed. According to the parameters of current， efficiency and other indexes， the parameters of main peripheral circuits were designed and simulated with the simulation tool Swift Designer of TI. The relevant testing was performed for the power module. Its max output current is 6 A and its ripple is less than 10 mV. The testing result proves that power module can meet the design requirements and has a certain practical value.

Keywords： switch power supply； circuit design； power module； Swift Designer

0 引 言

随着电子技术的飞速发展，集成电路工作电压越来越低，工作速度越来越高，需求功率越来越大，要求其电源装置体积小效率高，低电压大电流输出。开关电源利用磁场储能，无论升压、降压或是两者同时进行，都可以实现相当高的变换效率。由于变换效率高，因此发热很小，散热处理得以简化，因此开关电源具有设计灵活，散热小，成本较低的优点。

要取得低纹波、低EMI、低噪声的电源，关键在于电路设计，尤其是输入/输出电容、输出电感的选择和布局。本文中提出一种采用TI公司TPS54550电源芯片设计的6 A规格的DC/DC电源模块。

1 基本原理

TPS54550PWP为一款中等输出电流同步buck PWM转换器，内部集成一上MOSFET和一用于驱动外置下MOSFET的门极驱动器。包含一高性能电压误差放大器，可使暂态性能最优，同时使输出滤波电感和电容选择更灵活。TPS54550PWP有一under?voltage?lockout电路，即输入电压高于4.5 V才启动；一缓启动电路，可减小启动时脉冲电流；输入或输出相位同步可配置特性。输入电压范围4.5～20 V，输出电流6 A，峰值电流7.5 A，开关频率250～700 kHz，同时缓启动时间可调，过流和过热关断保护。

TPS54550PWP开关控制上、下MOS管导通，输出方波，经过输出电感、电容整流滤波输出直流电压，通过反馈调整占空比调节输出电压大小。本电源模块要求输出电流6 A，在50%负载下效率85%以上，纹波小于10 mV。

2 外围电路设计

2.1 开关频率

5 结 语

仿真和实际测试的结果表明所设计的电源模块能够符合要求，实际的使用中也证明是可靠的。

参考文献

[1] PRESSMAN A I.开关电源设计[M].北京：电子工业出版社，2005.

[2] Texas Instruments. TPS54550 datasheet [R]. USA： TI， 2006.

[3] 衡耀付，陈富君.一种基于UC3842的新型开关稳压电源设计[J].电力自动化设备，2009（9）：133?136.

[4] 戴媛媛，贾新章，王少熙.MOSFET和IGBT器件在开关电源中的一种应用方法及其仿真[J].电子器件，2006（9）：738?741.

[5] 王剑.SWIFTTM Designer电源设计程序[J].世界电子元器件，2002（8）：53?54.

[6] 董玉林.开关电源纹波与噪声的抑制[J].辽宁工业大学学报：自然科学版，2008（10）：302?305.