一，介绍
（1）关于TPS54331
TPS54331 器件是一款 28V、3A 非同步降压转换器， 集成有一个低 RDS(on) 的高侧 MOSFET。为了提高轻 负载条件下的效率，将自动激活脉冲跳跃 Eco-mode 特性。此外，1μA 的关断电源电流使得此器件可用于 电池供电类应用。具有内部斜坡补偿的电流模式控制简 化了外部补偿计算，并在允许使用陶瓷输出电容器的同 时减少了元件数量。一个电阻分压器对输入欠压锁定的 迟滞进行编程。过压瞬态保护电路可限制启动期间和瞬 态条件下的电压过冲。逐周期电流限制方案、频率折返 和热关断特性可在过载条件下对器件和负载施加保护。 TPS54331 器件可采用 8 引脚 SOIC 封装和 8 引脚 SO PowerPAD 集成电路封装，这些封装经过内部优化可 改进热性能。
（2）功能引脚介绍
BOOT (引脚 1)
功能：自举引脚。需要在BOOT和PH引脚之间连接一个0.1μF的自举电容器。这个电容用于为内部高侧N沟道MOSFET提供栅极驱动电压。如果该电容电压过低，高侧MOSFET会被强制关断，直到电容刷新。
VIN (引脚 2)
功能：电源输入引脚。接受3.5V至28V的输入电压。需要在靠近引脚处放置输入去耦电容。
EN (引脚 3)
功能：使能引脚。拉低至1.25V以下可禁用芯片；悬空则使能芯片。建议使用两个外部电阻来编程输入欠压锁定(UVLO)阈值。
SS (引脚 4)
功能：慢启动引脚。连接外部电容到地可设置输出电压的上升时间。芯片内部有2μA的恒流源为这个电容充电。
VSENSE (引脚 5)
功能：反馈引脚。是内部跨导(gm)误差放大器的反相输入端。通常通过一个电阻分压器连接到输出端，以设置输出电压。
COMP (引脚 6)
功能：补偿引脚。是误差放大器的输出端，也是PWM比较器的输入端。需要在此引脚连接电阻和电容网络进行环路频率补偿。
GND (引脚 7)
功能：接地引脚。应直接连接到PCB的接地层。
PH (引脚 8)
功能：开关节点引脚。是内部高侧功率MOSFET的源极。外部连接续流二极管和输出电感器。
PowerPAD (仅限DDA封装)
功能：散热焊盘。为确保正常工作，必须将GND引脚连接到这个外露焊盘上。
（3）使用场景与用途
主要运用于消费电子、工业与车载音频，以及分布式电源系统。
二，TPS54331的buck降压设计
（1）原理图设计(以DC15V-DC5V为例)
A，数据手册的典型运用（DC12-DC3.3）
B，博主设计的DC15V-DC5V的原理图
C，原理电路的设计与分析
我设计的电路主要可以分为两个部分：DCDC与LC滤波电路
关于DCDC主电路涉及的计算
a，输出电压设定点（即R2与R3）
电阻的配比可以参考以下表格（按比例自己搭配合适的电阻即可）
b，补偿器件（即R1，C5与C6）
你可以选择进行严密的计算或去数据手册表格里搭配也很方便
关于LC滤波电路的运用
TPS54331的LC输出滤波（L1=10µH，C7=100µF）构成二阶低通，平滑开关脉动。L抑制高频纹波，C储能稳压。转折频率约5kHz，远低于开关频率（570kHz），有效衰减。R4=1Ω为等效串联电阻（ESR）或用阻尼电阻，增加零点，改善环路稳定性，避免振荡。后级C8/C9为高频去耦，抑制尖峰噪声。整体兼顾纹波抑制与动态响应。
（2）PCB_layout设计要点
A，数据手册的PCB布局参考图
B，博主的PCB布局
参考了数据手册的基础布局，结合自身器件选型，进行了合理的布局，总结有以下要点：
必须使用低 ESR 陶瓷旁路电容器将 VIN 引脚旁路至接地。注意尽量减少由旁路电容器连接、VIN 引脚和环流二极 管的阳极形成的环路区域。
推荐的典型旁路电容器是采用 X5R 或 X7R 电介质的 10μF 陶瓷电容器，理想情况下 应尽量靠近 VIN 引脚和环流二极管阳极的源极放置。
GND 引脚必须在器件的引 脚处连接至 PCB 接地平面。
低侧 MOSFET 的源极必须直接连接到顶侧 PCB 接地区域，而此接地区域用于连接 输入电容器和输出电容器的接地侧以及环流二极管的阳极。
PH 引脚必须连接至环流二极管的阴极以及输出电感 器。由于 PH 连接是开关节点，因此环流二极管和输出电感器的放置必须非常靠近 PH 引脚，PCB 导体区域必须 尽可能地减小，以防止过度电容耦合。对于满额定负载运行，顶侧接地区域必须提供足够的散热面积。
TPS54331 器件使用熔合引线框架，以便 GND 引脚充当从内核散热的导热路径。许多应用具有更大的内部或背面接地平面面积，顶侧接地区域可以使用器件下方或附近的多个过孔连接到这些区域，以帮助散热。
可以大致按如图所示方式 放置附加外部元件。使用替代布局方案也许能够获得可接受的性能；不过，该布局经验证效果良好，可用作你们参考。
三，TPS54331的负压输出电路设计
（1）原理图设计（以DC15V-DC-5V为例）
A，关于DCDC负压输出的一般设计
下面将此前操作与如图2所示的反相降一升压拓扑相比较。电感器与环流二极管(catch diode)相对于图1所示中的降压转换器交换了位置
如果将电路配置为反相降一升压转换器，那么就能采用降压转换器从正输人电压生成负输出电压。虽然电路设计简单而直接，但我们还是应当记住这些非常重要的设计要求。输出电流比平均电感器电流小1-D，因此可用输出电流将小于器件额定值。输出电压为负，并在器件接地引脚处可用，因此器件输入上的有效电压为ViN-VouT。这种电压变化不得超过器件的输人电压额定值。最后，器件的接地不应与系统接地相连。
B，博主的设计原理图
经过打板实测，电压稳定输出，空载纹波小于30mV，在手册预期范围内。
C，原理图电路的设计与分析
该电路采用TPS54331构成反相Buck-Boost拓扑，产生-5V负压。输入经C22/C23滤波后供电，U3开关节点（PH）通过L1、D2（SS34）和输出电容（C19/C20/C21）实现能量转移与稳压。反馈网络（R5/R6/R7）设置输出电压，C17/C18提供环路补偿。L1（10µH）、R8（1Ω）与C19构成LC滤波，平滑负压纹波。BOOT电容C24为上管驱动自举，EN/SS控制启停与软启动。整体570kHz固定频率工作，兼顾效率与纹波抑制，大概就这样，读者自行参悟。
（2）PCB_layout设计与分析
A，数据手册的PCB布局参考图
由于没找到官方关于TPS54331的关于DCDC负压输出的PCB设计的参考图，但是其实与DCDC降压设计的原理一样的，只是选取的0电位点不同罢了，这里我们用DCDC负压输出的PCB设计的参考图来代替
B，博主的PCB布局
到这里就结束啦，感谢你能看到最后，希望能给你带来帮助
本人00后，在的广州一家科技公司担任硬件工程师，希望能和大家一起学习交流
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