JAJU967 December   2024

 

  1.   1
  2.   概要
  3.   リソース
  4.   特長
  5.   アプリケーション
  6.   6
  7. 1システムの説明
    1. 1.1 主なシステム仕様
  8. 2システム概要
    1. 2.1 ブロック図
    2. 2.2 設計上の考慮事項
      1. 2.2.1 小型でコンパクトなサイズ
      2. 2.2.2 トランスレス設計
    3. 2.3 主な使用製品
      1. 2.3.1  BQ25790 IIC 制御、1 ～ 4 セル、5A 昇降圧バッテリ チャージャ
      2. 2.3.2  TPS3422 低消費電力、プッシュボタン コントローラ、設定可能遅延付き
      3. 2.3.3  SN74LVC1G74 クリアとプリセット搭載、シングル ポジティブ エッジ トリガ型 D タイプ フリップ フロップ
      4. 2.3.4  TPS259470 2.7V ～ 23V、5.5A、28mΩ 真の逆電流ブロッキング eFuse
      5. 2.3.5  TPS54218 2.95V ～ 6V 入力、2A、同期整流降圧 SWIFT コンバータ
      6. 2.3.6  TPS54318 2.95V ～ 6V 入力、3A、同期整流降圧 SWIFT コンバータ
      7. 2.3.7  LM5158 2.2MHz、ワイド VIN、85V 出力、昇圧、SEPIC またはフライバック コンバータ
      8. 2.3.8  TPS61178 20V 負荷切断付き、完全統合型同期整流昇圧
      9. 2.3.9  LMZM23601 3.8mm × 3mm パッケージ封止、36V、1A 降圧 DC/DC パワー モジュール
      10. 2.3.10 TPS7A39 デュアル、150mA、広い VIN、正/負の低ドロップアウト (LDO) 電圧レギュレータ
      11. 2.3.11 TPS74401 3.0A、超低ドロップアウト レギュレータ、プログラム可能なソフト スタート機能付き
      12. 2.3.12 TPS7A96 2A、超低ノイズ、超高 PSRR、RF 電圧レギュレータ
      13. 2.3.13 遅延時間固定機能を搭載、LM3880 3 レール、シンプルな電源シーケンサ
      14. 2.3.14 不揮発性メモリを内蔵、DAC53401 10 ビット電圧出力 DAC
      15. 2.3.15 INA231 28V、16 ビット、I2C 出力電流、電圧と電力モニタ、WCSP でアラートを搭載
  9. 3システム設計理論
    1. 3.1 入力セクション
      1. 3.1.1 昇降圧チャージャ
      2. 3.1.2 電源をオンまたはオフにします
    2. 3.2 SEPIC および Cuk をベースとする高電圧電源の設計
      1. 3.2.1 SEPIC および Cuk コンバータの基本動作原理
      2. 3.2.2 SEPIC および Cuk を採用した非結合型インダクタを使用したデュアル高電圧電源設計
        1. 3.2.2.1 デューティ サイクル
        2. 3.2.2.2 インダクタの選択
        3. 3.2.2.3 パワー MOSFET の検証
        4. 3.2.2.4 出力ダイオードの選択
        5. 3.2.2.5 カップリング・コンデンサの選択
        6. 3.2.2.6 出力コンデンサの選択
        7. 3.2.2.7 入力コンデンサの選択
        8. 3.2.2.8 可変関数で出力電圧を設定
    3. 3.3 低電圧電源の設計
      1. 3.3.1 WEBENCH Power Designerを通じて TPS54218 を設計する
      2. 3.3.2 ±5V 送信電源の生成
    4. 3.4 システム クロックの同期
    5. 3.5 電源およびデータ出力コネクタ
    6. 3.6 システム電流と電力の監視
  10. 4ハードウェア、テスト要件、およびテスト結果
    1. 4.1 ハードウェア要件
    2. 4.2 テスト設定
    3. 4.3 テスト結果
      1. 4.3.1 効率テストの結果
      2. 4.3.2 ライン レギュレーション テストの結果
      3. 4.3.3 スペクトラムのテスト結果
  11. 5設計とドキュメントのサポート
    1. 5.1 デザイン ファイル
      1. 5.1.1 回路図
      2. 5.1.2 BOM
      3. 5.1.3 PCB レイアウトに関する推奨事項
        1. 5.1.3.1 高電圧電源のレイアウト
    2. 5.2 ツールとソフトウェア
    3. 5.3 ドキュメントのサポート
    4. 5.4 サポート・リソース
    5. 5.5 商標

2.1 ブロック図

このデザインは、フルパワー ツリーのデザインを実装します。このデザインには、シングル・ステージでの変換用のトランスレス高電圧生成と、5V USB Type-C を入力として使用する AFE と FPGA 向けの負荷ポイント低電圧を生成する機能が搭載されています。実装全体は、高電圧電源 (『超音波スマート プローブ用バイポーラ高電圧 SEPIC 電源設計』アプリケーションノートを参照) および低電圧電源という 2 つのセクションに分かれています。このシステムは 5V USB Type-C 接続を使用する携帯電話、ノートパソコン、デスクトップからの入力を受け入れます。その後、この 5V 入力がさまざまな電源管理設計で使用され、設計内の各種サブシステムの消費電力を監視し、FPGA と AFE、トランスミッタの両方に電力を供給します。レシーバおよびトランスミッタ両方の低電圧電源では、各 DC/DC コンバータの後段に LDO が配置され、電源除去比 (PSRR) の高いノイズを除去します。超音波スマート プローブはノイズに敏感な設計であるため、画質の向上にとって、高 PSRR は重要な仕様です。FPGA、USB コントローラとクロック電源は、TPS54218、TPS7A96、TPS74401 デバイスを使用する高効率、低消費電力の設計により給電されます。最後に、INA231 デバイスを使用して各電力段の電流を監視し、より高性能な動作を実現できます。図 2-3 に、システム ブロック図を示します。

TIDA-010269 TIDA-010269 のシステム レベル ブロック図図 2-3 TIDA-010269 のシステム レベル ブロック図