電源轉換芯片TPS5430及其應用

三、TPS5430在地震前兆觀測數據采集系統中的應用

　　數據采集系統是地震前兆觀測儀器的重要組成部分， 它將傳感器探測到的微弱模擬信號轉換成數字信號， 并運算， 為后續的地震分析提供可靠數據。

　　最初， 我們曾采用MAX1626等芯片電源為TJ - 2型體積式應變儀數據采集系統供電，但在測試中我們發現系統工作不穩定， 儀器會出現自動重啟現象。究其原因， 發現是MAX1626等芯片電源帶負載能力不足夠大造成的。因此， 經過多方考察， 我們最終選用帶負載能力強、效率高、外圍器件少的TPS5430芯片作電源， 為數據采集系統的A /D轉換模塊和數據處理模塊供電， 原理如圖3。

圖3 數據采集系統原理圖。

　　1.電路設計

　　在對TJ - 2型體積式應變儀數據采集系統的供電電源設計過程中， 首先要根據工作要求確定設計參數， 然后根據參數設計電路和選擇外圍元器件。

　　（1） 設計參數要求

　　輸入電壓范圍： 10.8~19.8V;輸出電壓： 5V;輸入波紋電壓： 300mV;輸出波紋電壓： 30mV;輸出額定電流： 3A.

　　（2） 應用電路

　　本系統電源設計選用TPS5430的經典電路， 如圖4。

圖4 1018~1918V輸入轉5V輸出電壓應用電路圖

（3） 元件的選擇

　　①輸入電容。

　　TPS5430需要一個稍大些的退耦電容。這里推薦10μF （C 1） 的高性能陶瓷電容。也可以選擇小一點的電容， 但要滿足輸入電壓和額定電流波紋要求。

　　②輸出濾波器件。

　　輸出濾波器件， 即L 1、C 2.TPS5430具有內部補償電路。輸出電感與最大輸出電流有關， 這里選擇15μH電感。

　　輸出電容是影響額定電壓、額定波紋電流和等價阻抗（ ESR） 的重要設計因素。此應用中選擇220μF輸出電容， 此時電路中產生的RMS波紋電流為143mA, 需要最大的ESR為40MΩ。

　　③輸出電壓設置。

　　輸出電壓由VSENSE腳的電阻（R 1、R 2 ） 決定。如果輸出電壓5.0V, 參考電壓1.221V, R1為10kΩ， 則確定R2為3.24kΩ。

　　④ BOOT （啟動） 電容。

　　BOOT電容C 2選擇0.01μF.

　　⑤捕獲二極管。

　　TPS5430需要外部捕獲二極管， 選擇B340A, 它的反向電壓為40V, 正向電流3A, 正向電壓0.5V.

　　2.電路板設計

　　TI公司推薦了TPS5430的10.8~19.8V輸入轉5V輸出電壓電路板布線和元器件放置方式圖， 如圖5。

　　TPS5430的電路板設計過程中要遵循一般電源轉換芯片電路的設計原則， 以達到預期效果。另外還有兩點需要注意：

　　① PowerPAD要求與地相連， 可在芯片正下方放置焊盤， 并打過孔， 以方便正確馬愛虹等： 電源轉換芯片TPS5430及其應用焊接。

　　②對ENA腳沒有特殊要求時可懸空， 也可預留出信號過孔。

圖5 電路板設計圖

　　四、結 語。

　　目前， 利用TPS5430電源供電的TJ22型體積式應變儀的數據采集儀器已經在內蒙古、云南等很多地震臺站中得到實際應用。經過驗證電源工作狀況良好， 各項性能均能滿足工作要求， 可推廣到其他硬件設計中。