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[原创] TI 新年征文+与电源芯片LM22676的那点事儿

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发表于 2016-12-19 18:02:53 | 显示全部楼层 |阅读模式

本来想写个LM22676的帖子记录下的,可是看到这个活动,所以就以此为主题正好参加活动吧。。。。。


说明:因为我们产品的板子上,有几个板子的电源部分有个片子使用的是TD7580,但是这个芯片现在面临的问题是(从供应商那里听到的),这个芯片已经停产,如果要继续使用这个芯片,那么还是使用它现在的库存。所以为了避免以后买不到这个芯片,现在需要将这个芯片替换掉。经过选型和同事们的讨论,最后选定LM22676将TD7580替代。


一、替换篇

     原来板子(这里称为①号板)上是电源适配器(OUTPUT:DC12/3.33A)DC12V进去然后通过TD7580,然后给9V锂电池充电。而TD7580的EN即使能引脚是由8pin的51单片机的IO给的高电平使能。(8pin的51通过按键操作后,控制io输出高电平,从而使TD7580的EN工作。之所以选择51作为按键开机控制,是因为它简单,isp的下载方式就好)


虽然TD7580(Techcode的)和LM22676(TI的)是两个不同的厂家,但是从片子的使用方面来看,有点儿相似。

将TD7580替换为LM22676,电路原理图如下:
1.png

那么接下来我将对LM22676这个电源芯片的使用及设计思路做一些说明:
1、看LM22676是否满足我们替换的要求。
-->TD7580的INPUT的范围是[3.6V~23V],Switch Current Limit 最大到5.6A,开关频率为240kHz;
而LM22676(分为)的INPUT的范围是[4.5V~42V],CurrentLimit最大到5.3A,开关频率为500kHz。完全满足我们电源适配器输出最大功率:12V/3.3A时的要求。


2、我们TD7580内部BLCOK和LM22676内部BLOCk的比较:

8.png

和TD7580相比,LM22676的IN引脚和EN引脚之间多了上拉电阻,还有BOOT引脚和SW引脚之间多了外接的电容;


3、如下为LM22676的ADJ型的典型电路图,(LM22676分为固定输出5V的-5V型,和电压可调节型-ADJ型)

9.png
如下为我们使用的LM22676的电路图,接下来我阐述下,引脚外围的几个电阻和电容的由来。

这里的PIN9 为X引脚不用理会,这个是因为这个芯片(SO-8)的内部有散热焊盘,这里把散热焊盘的net也设置为GND,这样有助于layout。

13.png

a、首先从输入讲起,怎么使得EN引脚使能呢?
我们从LM22676的datasheet看出。EN引脚使能的电压值的范围如下:


10.png


那么我们这里在DC12V进来的时候,EN引脚的电压该多少呢?
Ven=12*(15/(15+30))=4V,此时满足EN使能电压。
b、BOOT引脚和SW引脚之间该接入多大的电容呢?
我们看datasheet的page9的描述:

10.png
10NF的这个电容有如上所示的用处,所以BOOT引脚和SW引脚之间接入10NF的电容。


c、那么R1和R2的大小该怎么确定呢?
还是要看LM22676的datasheet的page13的如下描述:

11.png


所以在这里,不妨我们就取R1为datasheet中建议的1K,那么根据如上的公式计算得到R2=[9/1.285 -1]*1=6K.


d、L2的大小该如何确定呢?
继续参考LM22676的datasheet的page15.

12.png

在这里,Vin=12V,Vout=5V,Iout取3A,Fsw以LM22676的最大开关频率500khz。
L=[(Vin-Vout)*Vout]/(0.3*Iout*Fsw*Vin)= {(Vin-Vout)*Vout}/{0.3*Iout*Fsw*Vin}=={(12-5)*5}/{0.3*3*500*10^3*12}
≈6.48*10^(-6)H = 6.48uH


根据理论计算,这个L2这里的规格应该是6.48uH/3A 这样的规格。但是6.48uH的电感买不到。。。。常见就是10uH/3A。所以在这里采用了10uH/3A的电感。


二、验证篇

接下来就是制板,打板回来,对LM22676的输出电压的验证。
我验证使用的电源,这次不是DC12V的电源适配器。验证使用的数字显示的Power Supply。

15.png

1、DC12V输入,8pin的51单片机控制按键开机,量测得到LM22676输出9V电压正常;


2、我们都知道DC12V接入和关断都有电压缓慢上升和缓慢跌落的情况:

17.png

那么为了验证LM22676的使能信号EN端什么时候关断,在开机情形下(即EN引脚使能,用过数字显示的Power Supply调节电压)我做了如下记录:

18.png

根据验证,当Vin下降到5V时,Ven刚好到达其阈值1.6V。这个时候使能引脚不再起作用,那么Vout也就是0V了。
这个数值,跟我用示波器量测的数值一致。

19.png

3、将12V经过LM22676-ADJ型的电源芯片输出9V给9V锂电池充电。电池在电量不足的情况下,9V电压会被拉低一点点,但是随着电池电量的增加,9V电压正常。
综上,12V输入给9V锂电池充电,这个电路暂时没有发现问题。


三、5V输出篇
5V的情况有两种:
第一种,是针对①号板的这种情况,使用-ADJ型进行计算。
计算的方法跟上面提到的LM22676对9V锂电池充电的情况一致:


20.png
R11还是以datasheet建议的1K为准,R2=[5/1.285 -1]*1=2.89K≈2.9K
而PWR_EN1引脚的电平这次还是来自8pin的51单片机。
当51单片机IO输出高电平的时候,EN端为5V
当51单片机IO输出低电平的时候,EN端为0V
为了不使地12V经过LM22676内部的上拉电阻,给51的IO灌电流过大而随着使用时间的增长而损坏51。所以继续采用15K电阻作为下拉电阻。(因为Vin引脚和EN引脚之间的电阻值没有告诉,所以这个15K可以在实际操作中,做调整)。


验证:实际制板,打板回来,通过给51烧录程序来控制这里的PWR_EN1来输出5V,量测发现电压正常,整个系统供电也正常,并且正常工作。


第二种,是在我的②号板,使用-5.0型。(EN引脚仍然由单片机来控制)
因为根据datasheet,Vfb电压的典型值为5.0V,


21.png

所以在这里直接将Vout的5V给了FB引脚。


22.png

验证:在验证这个电路的时候,是我发现我犯错了,在输出BOM的时候,没有多看看(虽然上图中是LM22676MR-5.0,但是这个其实是我后来发现错误后,纠正过来的)。导致了,购买这个芯片的时候,买的是-ADJ型的,所以制板,打板回来发现5V没有输出。还好,立马向供应商买LM22676MR-5.0的这种固定5V输出的料,解决了这个问题。更换为LM22676MR-5.0的这种型号后,电压正常,stm32及其他外设系统供电正常,没有发现问题。


四、5V特别说明篇

针对5V的这种情况,其实是比较特殊的一种情况,所以为了防止采购在购买LM22676的时候,分不清-5.0V型和-ADJ型,在这里我觉得应该有一种针对LM22676的两种型号的“通用的电路


170809ijb388fjc08z1j12.png


如果,买到的是LM22676-5.0型的芯片,这个时候只需要将R11作为NC元件,不焊接。R12焊接为0欧姆电阻就可以让其固定输出;
如果,买到的是LM22676-ADJ型的芯片,这个时候只需要将R11焊接为1K,R12焊接为2.9K.如此以来,就能使其输出5V。


总之,虽然LM22676就这么一个芯片,我却计较的把它当做的事情来说。。。。不过值得一提的是,好多这样的不同厂家的电源芯片,其实有相似之处的。
以上就是我的所有内容。
还请大牛勿喷,请各位多多指正。


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发表于 2017-1-17 16:46:33 | 显示全部楼层
很好很详细的经验分享帖呀 ,赞一个

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我以为写的太low了,都没人踩。。。。O(∩_∩)O哈哈~,关键是做为我自己的记录吧。  详情 回复 发表于 2017-1-17 17:40
2018,加油!继续为中国电子行业做出小小的贡献吧!
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 楼主| 发表于 2017-1-17 17:40:44 | 显示全部楼层
soso 发表于 2017-1-17 16:46
很好很详细的经验分享帖呀 ,赞一个

我以为写的太low了,都没人踩。。。。O(∩_∩)O哈哈~,关键是做为我自己的记录吧。

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等用到的人发现,估计评论会叽里呱啦的来 哈哈  详情 回复 发表于 2017-1-18 08:46


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发表于 2017-1-18 08:46:12 | 显示全部楼层
huaiqiao 发表于 2017-1-17 17:40
我以为写的太low了,都没人踩。。。。O(∩_∩)O哈哈~,关键是做为我自己的记录吧。

等用到的人发现,估计评论会叽里呱啦的来 哈哈

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哈哈哈,不知道呢。 反正我的目的是记录,至于其他的么,都没关系呢  详情 回复 发表于 2017-1-18 09:37
2018,加油!继续为中国电子行业做出小小的贡献吧!
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发表于 2017-1-18 09:10:49 | 显示全部楼层
原汁原味的分享,,先赞,然后再慢慢看
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首先,感谢版主评分; 其次,这个帖子的目的其实就是记录下我的一些思路及处理方法。相当于笔记吧,O(∩_∩)O哈哈~  详情 回复 发表于 2017-1-18 09:39


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 楼主| 发表于 2017-1-18 09:37:27 | 显示全部楼层
soso 发表于 2017-1-18 08:46
等用到的人发现,估计评论会叽里呱啦的来 哈哈

哈哈哈,不知道呢。
反正我的目的是记录,至于其他的么,都没关系呢


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 楼主| 发表于 2017-1-18 09:39:00 | 显示全部楼层
qwqwqw2088 发表于 2017-1-18 09:10
原汁原味的分享,,先赞,然后再慢慢看
哈哈

首先,感谢版主评分;
其次,这个帖子的目的其实就是记录下我的一些思路及处理方法。相当于笔记吧,O(∩_∩)O哈哈~


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一粒金砂(初级)

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发表于 2017-3-16 15:12:58 | 显示全部楼层
不错不错


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发表于 2017-6-3 14:14:13 | 显示全部楼层
学习了,点赞

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呵呵,虾哥过奖了。。。。。记录一下  详情 回复 发表于 2017-6-3 16:05
虾扯蛋


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 楼主| 发表于 2017-6-3 16:05:29 | 显示全部楼层

呵呵,虾哥过奖了。。。。。记录一下


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一粒金砂(初级)

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发表于 2018-3-12 15:55:49 | 显示全部楼层


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一粒金砂(初级)

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发表于 2018-4-10 14:31:29 | 显示全部楼层
楼主厉害,写的很好。LM22675QMR-5.0中的Q是什么意思?


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一粒金砂(初级)

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发表于 2018-4-10 15:07:51 | 显示全部楼层
楼主给帮忙看下,我的这个原理有什么问题吗?
无标题.png

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你这个片子网上的资料一大把,原理的话,参考手册的典型电路的应用。在增加你自己的思考。  详情 回复 发表于 2018-4-10 15:26


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 楼主| 发表于 2018-4-10 15:26:04 | 显示全部楼层
long118365 发表于 2018-4-10 15:07
楼主给帮忙看下,我的这个原理有什么问题吗?

你这个片子网上的资料一大把,原理的话,参考手册的典型电路的应用。在增加你自己的思考。


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一粒金砂(初级)

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发表于 2018-6-9 09:36:16 | 显示全部楼层
分享的很详细,但是发现一个小bug,在计算电感“L2”的时候,需要输出电压是9V,但是带入的公式用的是5V的输出电压

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这里是我写错了,如下这个地方其实是5V。 [attachimg]358580[/attachimg]  详情 回复 发表于 2018-6-11 09:51


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 楼主| 发表于 2018-6-11 09:51:19 | 显示全部楼层
李俊俊10 发表于 2018-6-9 09:36
分享的很详细,但是发现一个小bug,在计算电感“L2”的时候,需要输出电压是9V,但是带入的公式用的是5V的 ...

这里是我写错了,如下这个地方其实是5V。

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