原创 【TI博客大赛】使用TPS54160设计高可靠性直流5V稳压电源

·                                 直流5V电源对于电路板设计人员来说，并不陌生，最早期从模拟电子技术的L7805设计直流5V电源来说，这样的电路已经非常常见了，但面对外部输入电压波动较大，负载变化较大时，输出电压仍然满足稳定输出DC5V电压和1A，而且电源长期存在于温度较高的工作环境条件下，要设计出这样一个高可靠性的电源，利用L7805显然不够，这里就需要使用开关稳压电源。这里就把我做高可靠性稳压电源的经验和遇到的问题介绍给大家。

刚开始的时候使用LM2575-5.0芯片做开关稳压电源的方案，外部采用220-24V变压器，然后经过整流滤波后，进入开关稳压电路LM257-5.0，再有电感变化后输出稳定的直流5V电源。原理电路和做好后的电路板如图;

做好的PCB电路如图：

经过一段时间的使用，用户反映产品有诸多问题，其中最纠结的问题有两个：1、产品电源很容易损坏，有个别地方竟然是整批一起损坏。2、单片机莫名其妙的复位，产品神出鬼没的重启。在产品问题反馈后，对LM2575-5.0抽取20只进行耐压性测试和功能性测试，

自耦调压器的输出接电源板的输入，将6欧电阻接在LM2575输出端， 当LM2575输出5V时，输出电流为833mA，调节自耦调压器的输出电压（0V~50V），经全桥整流滤波后，对应的LM2575输入电压为（0V~65V）。最终保持输入电压DC65V，输出800mA 15分钟LM2575-5.0的测试结果如下表;

序号 AC24V输入测试 耐压测试结果

1 正常 正常

2 正常 正常

3 正常 在输入电压为DC55V时，损坏，封装开裂

4 正常 在输入电压为DC56V时，损坏，封装开裂

5 正常 正常

6 正常 在输入电压为DC58V时，损坏，封装开裂

7 正常 在输入电压为DC54V时，损坏，封装开裂

8 正常 正常

9 正常 在输入电压为DC55V时，损坏，封装开裂

10 正常 正常

从元件库抽检的20片批号为JM93RP的插装LM2575 ，均没有发现入库时即损坏的芯片。耐压测试时，批号为JM93RP的插装LM2575，测试10片，损坏5片，损坏率为50%。仔细查看LM2575-5.0的技术手册:

对于标准型LM2575，最大的耐压值是45V,实际电路中采用220-24v变压器，AV24V变压器是标称值，实际测量AV29V，经过蒸馏滤波后，在LM2575的输入端电压时DC40.6V，已经处于LM2575的临界工作环境。

另外又进一步对负载变动时输出端稳压的测试用示波器测量LM2572-5.0的输出端，当带负载的DC3.3V电机开始工作时，经过LM2775经过LM1117-3.3输出电压出现跌落，电压能够降低到2.7V以下。电压降低，有时候会导致单片机复位。

为了克服输入电压增大损坏LM2575芯片和负载变化时电压跌落，先尝试使用了LM2575HV系列的芯片，虽然输入电压问题有所改进，但负载变化时电压跌落问题没有解决。最后终于尝试使用TPS54160DGQR来设计高可靠性稳压电源。数据手册中，TPS54160的极端技术参数如下:

3.5-V 到 60-V 的宽电压输入范围，1.5-A电流输出,，这些条件，均优于LM2575，经过原理图和PCB板的制作，如下图;

做出的实际电路板如图：

经过进一步的测试，输入电压最高可以达到DC72V，没有损坏，DC5v电压输出稳定，没有出现电压跌落现象，一次性检测效率为83%

以上就是适应高温恶劣环境下的直流稳压电压的设计，大家可以借鉴电路和经验对大家有所帮助。