对比方案赛+利用Webench基于TPS54331设计电源

buer1209

对比方案赛+利用Webench基于TPS54331设计电源 [复制链接]

    在平时设计中会用到不少TI的电源芯片，至于电路和参数都是参考了datasheet和网上的一些经典电路，至于参数是否最优，布局是否合理，很难考证。利用webench进行设计，可以进行各种工作模式分析，热效率分析等，是真正科学的设计。现在就拿之前用TI电源芯片做的设计和webench的设计进行对比分析，更能看到webench设计的优点。

首先，看一下设计要求：
设计输入12V，输出5V的电源。

一、webench设计过程



在webench里面输入参数，开始设计



可以看出，webench提供了很多设计可以选择，至于选哪个设计，用户完全可以根据自己的选择。由于我手头要对比TPS54331的设计，可以利用搜索功能



通过搜索，找到TPS54331的设计，webench会提供详细的电路设计



开启设计后，会有各种工作模式和效率的分析







通过这些分析，可以知道输出电流多大的时候可以达到最大效率，频率和响应的关系等。


同时，webench会对如何布局和布线提出建议，用户可以根据这些建议完成改进。





另外，webench会提供bom信息，让用户更加明确设计。在设计方案中的电源芯片，还可以通过TI官网进行申请。



通过TI官网，可以很方便的申请到需要的电源芯片，完成设计。

二、基于TPS54331的电源设计
利用TPS54331完成的设计，主要是做一个高效的开关电源



在这个设计中用到了TPS54331 ,典型电路通过软件SwitcherPro 进行设计，并在此基础上进行修改。TPS5430最低输出电压为1.25V， 不适合应用在此系统中，但是两款芯片用起来是一样的。

由SwitcherPro 设计的电路可以看出，输出电压通过电阻分压后形成负反馈，控制芯片内部开关管进行开关，把输出电压稳定在目标值。对于要求输出电压可调，只能通过单片机来实现了。记得当时只有430launchpad可以使用，也没有提供其他开关元件等。
对于可调电源设计，只需把输出电压分压后用单片机采集，然后经单片机处理后把电压输出到电源芯片的反馈端。在实现的过程中，电压采集可以用430 Launchpad 内部的AD去实现，由于单片机内部没有集成DA，也没提供DA芯片，只能通过PWM + 低通滤波的方式去实现电压输出。最终精度还是可以接受的。


在设计过程中，TI高性能的芯片无疑发挥了很大作用，TPS54331 输出效率可以轻松达到85%以上，只是电路纹波略大，当时也没想到很好的处理方法。通过大面积铺地，增加电容等方式比较好的解决了纹波问题。

三、对比分析
    关于电路：目前用到的典型电路和webench设计中的电路相差无几，只是个别参数有所变动。在实际设计过程中，可以根据自己的设计适当的修改webench设计的电路。
   关于成本：由于实验用到的芯片都是从TI申请的，成本不太好计算，其它基本元件和Webench提供的参数差不多，BOM设计也很有参考价值。
  关于效率：由于工具所限，对于效率的测量只是做了简单的计算，相比于webench提供的设计，自己搭建的电路效率偏低。这可能和硬件设计及布局有很大关系，另外，效率和输出电流大小也有关系，可以通过优化进行提高。

总的来说，利用webench设计的方案和实际搭建的项目还是有所区别。实际情况是设计项目时无法像webench里面那么理想的进行设计和测试。但总的来说，webench提供的设计具有很大的参考价值，在对于一个陌生的芯片，陌生的设计时，webench会起到很大的作用。另外，webench功能也更加丰富，在设计电路时用的也越来越多。