基于TPS5430的DC—DC变换器设计

谢九江

摘要：该文以芯片TPS5430为核心构成DC-DC变换器，测控电路由51单片机中的单元电路完成电流显示，通过单元电路上的按键改变占空比来调节输出电压，辅助电源由直流稳压电源经过稳压芯片L7805CV输出5V电源。本文根据题目要求完成了对输出电流的测试，在输入电压变化下对输出电压的测试等要求。整个系统充分利用了TPS5430过流保护和热关断功能，性能测试较为完善，比较好的实现了电路要求。

关键词： DC-DC变换器；步进控制；TPS5430芯片

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：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 設计方案论证与比较

1.1 DC-DC主回路的论证

方案一：采用芯片LM2596以及简单的外围器件构成，其输入电压为4.5V-40V，输出电流为3A，具有完善的电流限制、热关断等保护电路。但转换效率最高为88%，不符合题目要求。

方案二：采用性能优越的开关电源转换芯片TPS5430，其电压输入范围为5.5V-36V，输出电流为3A，具有开关使能脚、过流保护和热关断功能。转换效率最佳状态可达95%，符合设计参数要求。综上所述：我们选择方案二。

1.2辅助电源电路

本系统可直接用开关电源为其供电，也可由220v工频电源供电。考虑到设计成本及电路设计的难易程度，我们选择直接由市电供电。

2 主要原件参数的选择与计算

2.1电感参数计算

2.2电容参数选择

辅助电源经市电整流、滤波后，通过稳压芯片L7805CV得到5V电源为51单片机供电，C1、C2、C3、C4为滤波电容，其容量选择如下：

3 电路与程序设计

3.1电路的设计

3.1.1 系统总体设计

系统总体结构设计如下图所示。

当充电时，直流稳压电源提供24V-36V的电压给由S1、S2、S3、R5等组成的升压、降压变换电路（U1），由控制电路调节输出方波的占空比，得到所需的电压值（10V～20V），再经TPS5430芯片得到最终稳定的输出电压给电池充电。当电池组放电时，电池组中储存的电压经测控电路的控制，再由DC-DC变换电路中的升压斩波电路的U2（图1中左边）作用释放直流稳压电源，并保持在30V左右，以达到双向DC-DC的变换作用。

3.1.2 DC-DC降压电路设计

TPS5430是TI公司提供的一款具有宽电压输入范围（36V～515V），高输出电流（可达3A）的DC-DC开关电源转换芯片，它具有外围元件少，输出效率高等优点。下图是本设计中应用它组成的DC-DC降压电路。

3.2系统程序设计

3.2.1程序功能与设计思路

本设计通过单片机调节使能端输入信号的占空比改变输出电压，每按一下步进值增加0.1A；将电流输入A/D转换芯片，将模拟信号转换成数字信号，通过芯STC89C51代码编译输出，经过数码管段选和138译码器位选，最终显示其电流值。程序流程图如下图所示。

4 系统测试方案与测试结果

4.1测试方案

接通S1、S3、断开S2，将装置设定为充电模式（降压模式）。

1）U2=30V条件下，改变占空比，测量输出电流，测量结果如表1所示。

2）I1=2A，使U2在24-36V范围内变换时，测量记录U1的电压值，如表2所示。

4.2 测试结果

5 设计心得

本经过四天的辛勤努力，最终实现了设计的参数要求。但由于时间紧，工作量大，系统还存在许多可以改进的地方，比如电路布局、和抗干扰方面还有很大的提升空间，经过改进，相信性能还会有进一步的提升。本次设计作为全国大学生电子设计大赛的课题，极大的锻炼了我们各方面的能力。例如：软硬件仿真、调试电路等。虽然我们遇到了很多困难和障碍，但总体上成功与挫折交替，困难与希望并存，我们将继续努力争取更大的进步。

参考文献：

[1] 德州仪器高性能模拟器件高校应用指南[K]. 上海：德州仪器半导体技术有限公司大学计划，2014.

[2] 谭浩强. C语言程序设计[M]. 北京：北京清华大学出版社，2012.

[3] 马忠梅等. 单片机的C语言应用程序[M]. 北京：北京航空航天出版社，2007.