TPS51315输出电压纹波太大了！

请按照数据手册所述选取输出电容，尤其是要满足ESR参数。

Hi

   1. 当输出电流远小于10A,例如你的0.8A, 依然可以用这个芯片。但是实际上如果你的应用电流比较小，可以选择一些较小封装的芯片更为适合。

   2. 对于你原有的设计可能没有问题，在更换电感后，以及较小的输出电流时，建议你按照datasheet中的方法重新评估输出电容以及补偿环路，这个是造成纹波较大的原因.

Hi

   另外这个芯片提供了wenench仿真，见官网： http://www.ti.com.cn/product/cn/tps51315 

   你可以参考一下软件仿真的参数，注意D-CAP™ Mode下的输出电容选择要求。

sheng liu 说：

我用TPS51315将+5V电压稳到+3.3V，之前先用直流电源实际测了一下+3.3V的工作电流，大约800mA。然后焊上芯片，发现+3.3V输出电压纹波有200mV。我的输出电压直接接负载，没有再二次稳压。请问：

1、当输出电流远小于TPS51315的最大输出电流（10A）时，能否使用这个芯片？

2、如果可以使用，是不是我的接法有问题？我的R161没有焊，L16取的是3.3uH。

3、如果接法没有问题，是否我的电容或电感的取值不好？

首先指出你这个设计中几点不合理的地方：

1. 选用12V，10A的芯片来实现5V-->3.3V/0.8A，太over design.  5V往下转的芯片一大把，为什么一定要选择12V，10A的part？你这么小的电流0.8A，从成本，效率，占板面积方面设计难度上来讲，我甚至建议你选着1A或者1.5A的LDO来做，如果你觉得效率不够高，还有很多高频的DCDC可供选择，比如TPS51312（900kHz），TPS53312等。

2. 即使你选了TPS51315，你的设计步骤也是错的，TPS51315是D-CAP的控制模式，需要一定的ESR（POSCAP，OSCAP，甚至电解电容）才能稳定工作，不是随便选一个10uF 的陶瓷电容就能工作。TPS51315的频率那么低（R168选294kohm，工作频率只有200多kHz），即使电感选3.3uH，输出电容起码选到100uF以上。如果你坚持要用ESR很低的MLCC电容，你也要按照Datasheet，图29那样设计补偿回路。

下次遇到类似的需求，我建议你先去TI官网选型。如果你比较懒，就到论坛上来提问，把你的需求提出来：

输入输出电压，最大负载电流，有没有空间限制，工作频率多少，论坛里一大堆人可以帮助你选型，也不用等到PCB做出来了，电路焊好了遇到问题才来提问。

建议用TPS5403来做，电路简单，可靠，资料可以在官网上下载；

非常感谢您的回复。对于第一点，因为这是设计的第一版，没有可供参考的设计，因为板子上还有很多大电流的器件，可是正式工作时发现电流消耗并不大，所以设计得过于冗余了，下次改版就不选这个芯片了。对于第二点，我是否可以理解我的电容选的不对，应该用电解电容？但现在没有设计补偿回路，如果不改电路板的情况下，该如何修改我的电路呢？改变电容封装和容值能达到要求吗？

你如果非要在电路上做调整； 1. 输出端选用合适的电解电容； 2. 调整开关频率和电感； 开关频率最好工作在500KHZ左右；然后根据频率选择合适的电感；

不过还是建议改板，你可以用一个小板搭一个电路出来；因为那个电源即使调出来，选用的可能性也不大；在选用新的方案之前一定要确定好你的输出电压，输出电流多大，输入电压范围，也就是说先定好性能指标参数，再来定方案；否则事倍功半；另外你是选用开关电源来做还是LDO， 也要根据你的产品要求来定；

sheng liu 说：

非常感谢您的回复。对于第一点，因为这是设计的第一版，没有可供参考的设计，因为板子上还有很多大电流的器件，可是正式工作时发现电流消耗并不大，所以设计得过于冗余了，下次改版就不选这个芯片了。对于第二点，我是否可以理解我的电容选的不对，应该用电解电容？但现在没有设计补偿回路，如果不改电路板的情况下，该如何修改我的电路呢？改变电容封装和容值能达到要求吗？

对于第二点，D-CAP这种控制模式需要输出电容的ESR大于一定的值才能帮助环路稳定，如果输出电容的ESR达到要求，并不需要额外的补偿回路。

换输出电容肯定能解决问题，需要考虑以下几点：

如果对电路的高度要求比较严格，建议使用POSCAP或者B2封装的CAP，这些输出电容容值大，高度<3mm，可以满足高功率密度的设计，这种电容的耐压比较低，一般是2.5V的，但是松下等公司也有一些稍微高压一点儿的电容，缺点就是价格也比较高。

如果只是一般应用，那建议选择OS-CAP就可以了，价格便宜；

如果需要更便宜的方案，选择那种圆柱体的铝电解电容也可以，但是这种电容由于其制作工艺的原因，ESL会比较大，需要酌情并联一些MLCC；

至于需要多大的ESR，datasheet上，还有楼上Scott说得很明白了。

sheng liu 说：

非常感谢您的回复。对于第一点，因为这是设计的第一版，没有可供参考的设计，因为板子上还有很多大电流的器件，可是正式工作时发现电流消耗并不大，所以设计得过于冗余了，下次改版就不选这个芯片了。对于第二点，我是否可以理解我的电容选的不对，应该用电解电容？但现在没有设计补偿回路，如果不改电路板的情况下，该如何修改我的电路呢？改变电容封装和容值能达到要求吗？

关于D-CAP控制模式的介绍请参考：

Adaptive Constant On-Time (D-CAPTM

关于D-CAP模式怎么通过使用外部元器件低ESR的MLCC电容，请参考：

D-CAP(TM) Mode With All-Ceramic Output Capacitor Application, slva453 - TI.com

考虑到越来越多的MLCC应用，所以TI又推出的D-CAP2的控制模式，将补偿电路加到芯片内部。前面提到的TPS51312就是这种控制。

改版是肯定的，但必须先要把原有的设计调试完成再修改。根据专家的建议，设定：开关频率是500KHz，输出电压是+3.3V，输出电流需要1A，R2为10K。

根据公式（8），得到R1=34K；

根据公式（9），得到Ton=1.32us；

根据公式（10），Rton=145.3K；

根据公式（11），得到L=6.73uH；

根据公式（13），得到ESR=198M；

根据公式（6），若f0=100KHz，得到Cout=8.04nF;

请问我上面的计算是否正确？还有什么需要注意的地方？

sheng liu 说：

改版是肯定的，但必须先要把原有的设计调试完成再修改。根据专家的建议，设定：开关频率是500KHz，输出电压是+3.3V，输出电流需要1A，R2为10K。

根据公式（8），得到R1=34K；

根据公式（9），得到Ton=1.32us；

根据公式（10），Rton=145.3K；

根据公式（11），得到L=6.73uH；

根据公式（13），得到ESR=198M；

根据公式（6），若f0=100KHz，得到Cout=8.04nF;

请问我上面的计算是否正确？还有什么需要注意的地方？

我先不评论RTon的计算，这个需要你自己在调试过程中慢慢替换。

其次，你计算出来的198mohm ESR， 8.04nF的电容，以我的经验，没有这样的电容。

我建议你先上一个220uF的电解电容，调试一下。

我已经将原来的钽电容C330去掉，换成了圆柱形的电解电容220uF/16V，原来3.3V的纹波用示波器看大约是160mV，后来改过下降为130mV。这样应该是信号质量提高了一些。但是另外同样的情况，2.5V的纹波则由原来的130mV几乎没有变化。不知道能否解释这个情况？

另外，我现在是用直流稳压电源输出5V的电压来给51315供电，但是发现工作时5V的纹波很大，有240mV。貌似是5315的工作将输入电压的质量变差了。请问这是什么原因？

我已经将原来的钽电容C330去掉，换成了圆柱形的电解电容220uF/16V，原来3.3V的纹波用示波器看大约是160mV，后来改过下降为130mV。这样应该是信号质量提高了一些。但是另外同样的情况，2.5V的纹波则由原来的130mV几乎没有变化。不知道能否解释这个情况？

另外，我现在是用直流稳压电源输出5V的电压来给51315供电，但是发现工作时5V的纹波很大，有240mV。貌似是5315的工作将输入电压的质量变差了。请问这是什么原因？

sheng liu 说：

我已经将原来的钽电容C330去掉，换成了圆柱形的电解电容220uF/16V，原来3.3V的纹波用示波器看大约是160mV，后来改过下降为130mV。这样应该是信号质量提高了一些。但是另外同样的情况，2.5V的纹波则由原来的130mV几乎没有变化。不知道能否解释这个情况？

另外，我现在是用直流稳压电源输出5V的电压来给51315供电，但是发现工作时5V的纹波很大，有240mV。貌似是5315的工作将输入电压的质量变差了。请问这是什么原因？

你用的什么型号的电源？建议在电源的输出加一个大电容，使输入稳定再进行下一步测试。

你测到的频率是多少？

我用的电源是固纬电子生产的线性直流电源，应该不是电源的问题。我给别的板子供电就是好的。那先不管这个问题了，如果我以后想换芯片，请问可以用TI的哪些代替TPS51315呢？我的电源是5V分别稳出3.3V（800mA）、2.5V（500mA）、1.8V（1.2A），希望纹波能尽量小，周围的电阻电容尽量少，电路简单，DC-DC。

Hi

   可以选择TPS65251, 5V输入，3路同步buck输出， 效率非常高。TI 有提供这个芯片的EVM板，您可以参照EVM板电阻，也可以在EVM电路的基础上修改(需要将1.2V输出改到2.5V,可以将最大输出路1.2A放在buck1)

   按照datasheet中设计的参考，纹波电压是可以做到<30mV, 应可以满足你的要求。

    关于输出滤波器的选择，你可以参照这个文档： http://www.ti.com.cn/cn/lit/an/slva565/slva565.pdf  选择合适的电感和输出电容或可以设计出更小输出纹波。

sheng liu 说：

我用的电源是固纬电子生产的线性直流电源，应该不是电源的问题。我给别的板子供电就是好的。那先不管这个问题了，如果我以后想换芯片，请问可以用TI的哪些代替TPS51315呢？我的电源是5V分别稳出3.3V（800mA）、2.5V（500mA）、1.8V（1.2A），希望纹波能尽量小，周围的电阻电容尽量少，电路简单，DC-DC。

推荐使用TPS51312，3x3mm， 5.5VIN，3A，输出电压0.6V 到3.3V，工作频率900kHz，输出电容可以用到2颗22uF就可以了

http://www.ti.com/product/tps51312

http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?literatureNumber=slusb57&fileType=pdf

使用TPS65251, 一定要非常注意它的layout;

Hi

   layout可以参考TPS65251的EVM板。

   参数选择可以参照datasheet的设计方法。

感谢专家推荐。TPS65251是三路一起输出的，而我希望是三路电压用三个芯片各自输出的，因此可能不合适；而TPS51312是基于D-CAP技术的，和TPS51315是同一系列的，就现在调试看，对外围电感电容的要求较高，给调试增加难度，因此也不合适。

TPS62130吧，简单好用。

sheng liu 说：

感谢专家推荐。TPS65251是三路一起输出的，而我希望是三路电压用三个芯片各自输出的，因此可能不合适；而TPS51312是基于D-CAP技术的，和TPS51315是同一系列的，就现在调试看，对外围电感电容的要求较高，给调试增加难度，因此也不合适。

TPS51312不是D-CAP的，不需要外部补偿，输出电容使用MLCC就可以了，你可以看一下外部电路非常简单。

TPS62130也可以，也不需要外部补偿。

TPS51312的资料第一句话就是：D-CAP2™ Mode Enables Fast Transient Response.

可不就是利用D-CAP2技术来做快速动态响应。难道D-CAP2和D-CAP有本质区别？

sheng liu 说：

TPS51312的资料第一句话就是：D-CAP2™ Mode Enables Fast Transient Response.

可不就是利用D-CAP2技术来做快速动态响应。难道D-CAP2和D-CAP有本质区别？

 Adaptive on-time control --> Keeps switching frequency constant without external R or C components for frequency setting.

那就5V稳压出3.3V（700mA）、5V稳压出2.5V（700mA）、5V稳压出1.8V（1100mA）都用TPS51312来做，那么这时5V的输出电流大约是多少？如果我还想用12V来稳压出所需的这个5V，又该选哪个芯片比较合适？还是DC-DC的，那这几个DC-DC级联又有什么地方需要注意的？中间串电感之类？另外TPS51312的GND应该是在芯片底下的，布线又需要注意什么？

sheng liu 说：

那就5V稳压出3.3V（700mA）、5V稳压出2.5V（700mA）、5V稳压出1.8V（1100mA）都用TPS51312来做，那么这时5V的输出电流大约是多少？如果我还想用12V来稳压出所需的这个5V，又该选哪个芯片比较合适？还是DC-DC的，那这几个DC-DC级联又有什么地方需要注意的？中间串电感之类？另外TPS51312的GND应该是在芯片底下的，布线又需要注意什么？

1. 假设最大负载电流时，效率为70%，那需要从5V抽（2.5*0.7 + 3.3*0.7 + 1.8*1.1）/0.7/5=1.73A, 

2. TPS51312的地在芯片下面，你走PCB layout的时候铺地就是了。

3. DCDC级联没有要注意的啊，连到一起就可以了；

4. 12V-->5V/2A，你可以使用TPS54239等。

话说你为什么要用两级，而不是直接用3个一级，得到不同的电压呢？

因为我的板子上还有几个芯片需要有5V的电压，而这些5V电压都很小，总共才200mA左右，因此就用5V电压了。那如果我的5V电压想设额定电流为3-5A，那又该选择哪个芯片呢？

sheng liu 说：

因为我的板子上还有几个芯片需要有5V的电压，而这些5V电压都很小，总共才200mA左右，因此就用5V电压了。那如果我的5V电压想设额定电流为3-5A，那又该选择哪个芯片呢？

3A TPS62133

4A TPS54428

5A TPS54531

如果其他路5V只需要200mA电流，我认为3A的器件足够你用了

你现在的电流总共才200mA,  留一定的余量，1A，应该是足够呢，不知道你这边会不会有瞬间的峰值电流，因为之前碰到有客户的负载是感性负载，所以在启动和关断的时候会有个峰值电流，这样的话负载就必须按峰值电流来选取；

你没有看懂我前面的意思。我的5V电压是由12V稳压下来的，然后还要用5V同时稳压出3.3V（700mA）、2.5V（700mA）、1.8V（1100mA），因此大概有2A的电流。

那就用TPS62133吧，不知道另一款TPS62130如何？

sheng liu 说：

那就用TPS62133吧，不知道另一款TPS62130如何？

他们是一类芯片，只不过TPS62133使用内部分压得到5V， TPS62130使用外部分压电阻设置输出电压。

好的，初步就这么设计。有问题继续请教专家！