楼主kevin Hou使用TPS7A4901设计了一个稳压电路,为几个运放供电,但是出现了输出电压不稳定的情况,主要问题如下所示:我使用TPS7A4901和TPS7A3001为5个OPA847运放供电,正电压输入是+24v,输出是+5v,负电压输入-6v,输出是-5v,上电后发现,-5v输出正常,+5v输出上下跳动严重,TPS7A4901发烫严重,将OPA847减少为2个,+5v输出正常,但依然发烫。但是OPA847得电流只要18mA,而TPS7A4901可以达到150mA,不知道是什么原因,请指教。帖子的链接如下:
http://www.deyisupport.com/question_answer/analog/power_management/f/24/t/64813.aspx
TI FAE:Max Han,Johnsin Tao 解答了楼主的问题,指出了楼主的电路设计中出现的问题,并且给出了详细的计算,并且提供了完善的解决方案。从TI 技术人员的解答过程中,我们可以了解下TPS7A4901的电路设计需要注意的问题,并且在设计中如何去解决这些问题,下面我们就一起去看看TPS7A4901这一款芯片,看看改如何更好的设计楼主的这个电路,如下图所示,是TPS7A4901的封装结构图:
从上图TPS7A4901的封装结构图中,我们可以看到,TPS7A4901是典型的MSOP-8封装,整体的结构非常小巧。需要注意的是,这个芯片下面是带有热焊盘的,这个地方在设计的时候需要格外的注意。这里说一下TPS7A4901的功能:TPS7A4901是支持3V 至 36V 输入电压、150mA、超低噪声、高 PSRR、低压降线性稳压器,也就是我们最为熟悉的LDO了。其典型的应用电路也是极其简单的,如下图所示:
如果我们按照TI提供的典型电路去设计的话,基本不会有什么问题的,那么楼主的电路为什么会出现输出电压不稳定的情况呢,我们一起看看楼主的电路图,如下图所示:
从楼主的电路图中,我们可以看到和TI推荐的方案是完全一样的,那么问题就不在原理设计上面了。而处在负载的的设置上面了,正如Max Han 所推算的:假如你带4个运放,每个运放20mA,压差为24-5=19V,所以LDO的功耗为19*0.02*4=1.52W,这么大的损耗,如果散热还没做好,你说能不热吗?不是电流能力不够,是过温,这与LDO的原理有关。
对于TPS7A4901的这个功耗问题,Johnsin Tao 也给出了详细的计算,我们可以一起看一下:按照上述的计算1.5w左右的功耗,如果采用Junction-to-ambient的热阻55℃/W, 那么芯片的问题=Ta+Pd*Rq=25+1.5*55=107℃. 还没有到达芯片的热保护问题,说明直接的负有载可能大于20mA, 或者实际的热阻是超过55℃/W, 这里我们需要看看规格书,了解一下其热阻的情况了,如下图所示:
我们还需要注意的是:TPS7A4901的这个芯片的耗散功率在高温下只有0.833W,如下图所示:
除了PowerPad要充分与GND铜箔焊接好之外,这个GND还要尽量扩张面积(相当于扩大散热片面积),甚至要打孔连接背面的Gnd. 如上,降低输入电压是可以减小功耗的,PCB布局可以参考下面TI的推荐方案:
以上就是关于TPS7A4901设计中需要注意的散热以及功耗的问题,一点小收获与大家一起分享一下。总结起来就是两点:一是注意负载的大小,以及输入输出的压差,另外就是PCB的布局了。
LIANGPING HU1:
如果想减小功耗,降低问题,可以考虑在LDO前面增加一级DC/DC,尽量减低LDO的输入。还可以采用DCDC的方案去设计。
Mengyao Chen:
你好,我最近也做了这一块PCB,想用TPS7A30/49给一个DAC芯片供电的,输入+-12V,输出+-9V;
但是做出来后发现输出浮动的,还在乱飘,压根算不上不是不稳定的的问题,我觉得就是没有正常工作。
我只焊了TPS7A49那一路,预期输出9V;为了更加仿制TI的评估板,我的原理图的里的C16没有焊接,
磁珠FB3也没有焊接,R10也没有焊接(EN的前级控制是为了实现DAC芯片的顺序供电,让+-9V上电顺序
在5V,3.3V之后),直接把EN引脚飞线到+12V。如此,应该和TI评估板是大致一样;
焊接好了以后,我就直接用电压表测的,没有带负载,也没有理想得输出了9V,而是输出了8.0V,
慢慢的以0.01V每秒的速度的样子,慢慢上升,后来直接到了12V;
我原理图和PCB就是仿照TI的评估板绘制的,我的原理图如图1;
PCB如图2;
我几乎是高仿TI的评估板了,但还是出错了,我自己怀疑的原因有:
1、使用的普通10UF钽电容、10nF普通贴片电容ESR之类参数不达标;
2、散热焊盘我虽然是链接到GND了,但是无法确认其是否良好与芯片散热盘接触良好(因为那个地方在肚子底下,不知道怎么焊接,就直接把散热焊盘上镀一层微微高起来的锡,指望能接触上);
3、两个电阻值选取得有问题;
以上问题我暂时还没有想出办法去验证;
麻烦大神帮忙分析分析,也分享一下您的调试经验;
附件里有一切我能够提供的资料,包括PCB工程,TI评估板原理图PCB等;
非常感谢!
Mengyao Chen:
上面的附件
shuwei li:
回复 Mengyao Chen:
我用7A4901做DC/DC后面的稳压,供ADC电路,输出电压正常,但会出现50hz的干扰,是叠加在输出5V上越200 mVp-p,同样的电路换HT7550或者1117-5.0都不会有这个干扰,怀疑是7A4901出现了自激振荡,等有了解决方案再同大家共享。楼主的问题建议用示波器好好观察下,看看输出波形是否干净。