1.前言

最近在做一个光电转换的项目，需要用到运放，同时需要双电源供电。常见的tps5430是双芯片，一路正，一路负。但是整个项目对板子的大小有限制，同时也没办法双面摆器件，所以非常紧凑。所以又重新找芯片。项目同时还要求单5v输入，但是运放供电要用到12v左右。网上所有方案都是降压，要是常见的tps5430类的芯片就要先升压到15v再降下来，但是板子比较紧凑。

总共也就34*17mm，于是我又重新找芯片，发现TI有一款芯片是qfn封装，输入是2.7~5.5V，输出5~15V，这不巧了吗，全部解决。芯片名称为TPS6513x，介绍如下。

2.选型

这个系列有两个型号TPS65130与TPS65131。两个芯片区别在于最大电流。

可以看到在同样3.7V输入5V输出的情况下TPS65130的最大输出电流为500mA，TPS65131的最大输出电流达到了1A，而且TPS65131的最大输出电压是15V而TPS65130的电压是12V。

从价格上来看TPS65130的价格反而更贵，emmm

所以一般TPS65131用的比较多吧。

多说一嘴

芯片的电流手册上推荐使用在200mA到500mA内，实际使用下来不建议输出电压设置为15V，整个芯片的压力会非常大功耗与发热也会非常大，一般建议设定为12V以内使用。

3.原理图

3.1官方版本

下图是TI官方给出的原理图

通过调整R1，R2，R3，R4即可实现输出电压的调整。

官方也有一份实验板，原理图如下，这是输出双向15V的版本

3.2定制化

官方的使用都是输出15V的，但是正如上文所说，在15V的输出下芯片的压力非常大，因此我设定本次的输出正负12V，也基本满足运放的需要。

原理图如下，不过这个原理图略微有点问题，这个我们放到后面说。首先是要确认一些引脚和关键阻容器件的选型。

3.2.1 反馈电路

反馈是整个芯片输出电压的核心，我们首先来看

两个电阻遵从以下公式进行计算，Vpos与Vneg就是输出电压

而Vref默认的电压为1.213V在手册第5页第6.5节可以看到

通过计算就可以设置输出电压，这里注意一下手册上要求R2与R4的电阻应小于200K。

手册上的并没有给出12V的选型，不过网上有人进行了总结，地址如下：TPS65130输出有问题-CSDN博客

作者的建议如下所示，测试以后也确实没什么问题。

我这里稍微修改了一下R3的电阻，作者是28K。我这里重新计算了一下，

R3=2700*（12/1.213）=26710

因此这里我重新选择了26.7K 可能是原作者有这个电阻没有重新买了吧所以选了28K，不过差距也不大。

然后是并联在电阻两侧的电容，C9与C10的计算如下

那么C9=6.8*10^-6/20*10^3=0.34nF；C10=7.5*10^-6/26.7*10^3=0.28nF这里我就用的0.3nF电容

3.2.2 电感与MOS管

这两个是核心器件，计算方式也非常复杂，电感的的计算方式如下所示

电感较小的话会导致进入DCM模式，不过如果并不是追求极端的体积与成本，一般根据参考手册上来就行。

手册上给出的是4.7uH

这里我用的是这款电感

额定电流是2A，饱和电流是2.6A，能够满足电路的需要了。

然后是MOS管，手册上也给出了解释，如下

比较简单，保证是PMOS，注意持续电流与耐压基本也没什么问题

常见的SOT-23的MOS管基本能满足要求

3.2.3 关键管脚

芯片上有两个管脚PSP与PSN，通过设置这两个管脚，可以开启省电模式。

注意：TI给出的原理图默认设置的是省电模式！！如果后端有重载务必注意！！

如果大家接重载的情况下会导致电流和功耗一直上升最后触发过温和过压保护，这也是我这个版本的问题。

3.2.4 其他

其他的元器件基本按照官方给的参考原理图绘制即可，输出电容大家有需要可以根据手册上来算即可

4.PCB

下图是官方的参考设计

建议大家按照官方的PCB进行绘制，差别过大会导致芯片无法正常工作

这里简单说一说，首先是两个二极管。经常绘制开关电源的朋友们应该都知道二极管是高频环路，会辐射出电磁干扰信号，所以最好靠近芯片进行布置。

之后是大电流部分，图中红线部分是输入部分，黄线是负端，蓝线是正段，功率都是通过这部分线路向外输出，因此这部分线路大家注意线宽，TI都是铜箔走线，我实际绘制的时候也是。

下面是我绘制的PCB

基本与官方给的参考一致

5.实际测试

这是焊接完成的图片，我采用的都是0603封装的阻容器件

首先是空载，输入是5V，可以看到静态电流大概8mA

然后测试正端，输出电压是12.25V，与设计接近

然后测试负端，输出-11.65V也与输出接近

然后是带载测试，这里是轻载（5个LM358）

输出电压也能稳定住。

纹波的话因为手上没有台式示波器，就暂时不测试了。

6.连续模式

最近重新设计电路了，把PSP与PSN都拉低，关闭了省电模式。

重新测试了重载情况（40个LM358），功率持续在1.33w

两端的电压都能正常稳定住

不过芯片开始发热了，长时间持续运行基本都要加散热片了。

我在芯片的顶部和底部都加入了散热片，才能勉强稳定住，运行30分钟没什么问题。

6.1 关于持续峰值功率

除此之外了管脚的改变，我们要重新选择MOS管了，这次的SOT封装的MOS管

功率也就1.4W，我们的两端的压差是24V，那么持续电流也就1.4/24=0.05A，后来我抓了一下波形正常的状态下MOS管是一直处于导通状态，那么MOS管的作用应该是保护的作用。我看了网上的其他的设计，一部分是直接去掉MOS管。若还是想加一层保护，可以选取QFN封装的MOS管

例如这种MOS管，功率在30W，那么即使在正负15V的情况下持续电流也能在1A

7.总结

我真是服了，TI给参考原理图是省电模式。这尼玛坑的是，在不带载和带轻载的时候，电压都是正常的，结果等我焊接完重载后，电流库库网上增，麻了啊。要是大家不怎么接触开关电源这块，还是建议直接买现成的模块，4块钱包邮解君愁。

这个芯片我也是第一次用，怎么说呢。这个结果还是挺让我满意的，这个方案的话功率还是不能太大，测试下来基本大约25~30个LM358是极限了。手册上说的500mA感觉是用了主动散热，大家要是和我一样需要接大量的芯片还是建议重新找方案或是分两路电源来设计吧。

行，这篇我就帮不上什么忙了，毕竟我接触开关电源也比较少，预祝大家制作成功。