TI 新年征文+与电源芯片LM22676的那点事儿

huaiqiao

TI 新年征文+与电源芯片LM22676的那点事儿 [复制链接]

 

 

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：


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：


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）


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。



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：





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：


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：




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.



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。



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：



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：



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。



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：



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，




所以在这里直接将Vout的5V给了FB引脚。




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”





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。

soso

很好很详细的经验分享帖呀 ，赞一个

huaiqiao

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。

soso

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

qwqwqw2088

原汁原味的分享，，先赞，然后再慢慢看
哈哈

huaiqiao

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

huaiqiao

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~

龙卷轰

不错不错

littleshrimp

学习了，点赞

huaiqiao

littleshrimp 发表于 2017-6-3 14:14
学习了，点赞

呵呵，虾哥过奖了。。。。。记录一下

130xxxx5188

long118365

楼主厉害，写的很好。LM22675QMR-5.0中的Q是什么意思？

long118365

楼主给帮忙看下，我的这个原理有什么问题吗？

huaiqiao

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。

李俊俊10

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

huaiqiao

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。

lxb359

解释的很详细，谢谢分享。