授人以魚不如授人以漁，實際項目的元器件選型，如何選擇合適的元器件   ...... 矜辰所致

前言

最近在硬件產(chǎn)品升級更新的時候，在一些元器件的選擇上花了一些時間，正好想到在網(wǎng)絡(luò)上一般很少有這種教人如何選擇合適元器件的文章與視頻，授人以魚不如授人以漁，那就我來記錄一下！

作為嵌入式工程師，那么元器件的選型也是很重要的一門學(xué)問，我們該如何選擇方案合適的元器件？這個得好好的聊聊。

本系列文章就針對實際的應(yīng)用方案，來說一說元器件選型需要考慮的問題。

本文以一個降壓方案的 DC-DC 選型為例子說明。

我是矜辰所致，全網(wǎng)同名，盡量用心寫好每一系列文章，不浮夸，不將就，認(rèn)真對待學(xué)知識的我們，矜辰所致，金石為開！

一、應(yīng)用背景

為以前產(chǎn)品上一個電源模塊，使用的是 TPS5410，用在 24 V轉(zhuǎn) 3.3V 的場合，前端是開關(guān)電源，也用過阻容降壓，就是文章 聊聊阻容降壓原理 和 實際使用的電路 中的阻容降壓電路到24V， 后端是接單片機(jī)最小系統(tǒng)，比C8051，STM32 方案等等。

這個方案算下來也接近 10 年了，當(dāng)時我在另一篇文章 《聊聊實際使用的電源轉(zhuǎn)化電路，分享一些不同場合下的轉(zhuǎn)3.3V電路》提到過這個方案，來看看當(dāng)時的內(nèi)容：

在當(dāng)時我就說過要換掉，是因為當(dāng)時缺貨，價格沒優(yōu)勢，現(xiàn)在我查了一下，好像有貨了，但是看看價格……：

替換還是逃不掉了，所以這選一個合適的時間把他給換了。

二、選型準(zhǔn)備

那么要替換，那也不能隨便的選一個方案啊。我們該如何選一個合適的方案呢？

在博主很早很早剛參加工作的時候，也許會百度一下：推薦一款好的24V轉(zhuǎn)3.3V 的方案。 = =！

實際上這種方式也并不說完全沒用，如果實在不會也可以這樣做，這個是一個解決方案。

但是得說明幾點，一、現(xiàn)在很多回答都是廠家自己的推薦芯片，第二，而且很多問答時間都比較早，現(xiàn)在2022年，比如你找到一個2015年的帖子，甚至更早的，里面也有推薦芯片，用當(dāng)然是可以用的，但是如果現(xiàn)在有更新的，性價比更高的，我們就不知道了。

2.1 考慮因素

考慮到我們的應(yīng)用背景，我們在選型前選考慮一下，定一個初步方案，不要一頭霧水的亂沖。

通用因數(shù)

首先說些通用的因數(shù)，這個在文章《聊聊實際使用的電源轉(zhuǎn)化電路，分享一些不同場合下的轉(zhuǎn)3.3V電路》中已經(jīng)分析過了，如下圖：

除了上面寫這些，我們還得看看手頭這個事情的實際情況。

結(jié)合實際

其實我上面的通用因數(shù)寫得挺詳細(xì)的，里面已經(jīng)說了實際的應(yīng)用需要考慮的情況。在這里我根據(jù)實際的應(yīng)用再提幾個點，因為是產(chǎn)品升級替換，所以結(jié)合一下實際有下面幾個部分可以提前確定：

• 電路的大小

• 實際的使用負(fù)載

  看看電源負(fù)載功率大小

• 實際產(chǎn)品的工作環(huán)境

  工作環(huán)境比如，高溫，寒冷、干擾等因數(shù)

• 方案的修改程度

  看看是完全使用新的方案，還是說有同類型的系列產(chǎn)品替換

2.2 初步確定方案

經(jīng)過上面的考慮，我們基本可以確定初步的方案，這里不啰嗦，直接把每條的原因和確定的方案說明：

• 產(chǎn)品 24V 轉(zhuǎn) 3.3V 壓差大，所以 DC-DC 更優(yōu)，以前也是用的DC-DC

• 末端跟著的是STM32 最小系統(tǒng)，沒有額外功耗， 其實 100mA 輸出就足夠，大些更好，所以這個輸出電流要求不高

• 產(chǎn)品實際大小已經(jīng)確定，大概在 2.6cm x 1.8cm 的樣子，所以太大的封裝元器件不能選

• 實際的工作環(huán)境
  這點需要特殊說明一下，因為理論上基本很少考慮這個，但是這里特殊說明也不是用理論計算各種數(shù)據(jù)說明，咱不討論那么深，只討論實際快速穩(wěn)定的設(shè)計產(chǎn)品。
  此產(chǎn)品前端是需要接強(qiáng)電的，強(qiáng)電電路部分與弱電這邊在一個小外殼中，一塊PCB上，沒有物理隔離，所以這個產(chǎn)品質(zhì)量需要相對的“好一點”（這個好一點涉及太多了，穩(wěn)定點，抗干擾強(qiáng)一點，這些其實產(chǎn)品都有參數(shù)說明，但是我們這里還是不需要靠那些理論數(shù)據(jù)）。
  ☆不是說理論的數(shù)據(jù)不重要，而是在平時，普通應(yīng)用上面，很多專業(yè)的參數(shù)其實都沒那么講究，大部分產(chǎn)品都是能用的☆
  除非你是特殊行業(yè)，那就對于一些細(xì)節(jié)問題，比如電源紋波，開關(guān)頻率也需要特殊考慮。
  那么這里就得說明，上面說質(zhì)量相對要“好一點”，這個平時應(yīng)該怎么確定呢？
  我只講一下自己的看法，相對來說說，是相對來說，國外大廠的產(chǎn)品質(zhì)量一般都質(zhì)量有可靠保證。

• 價格
  價格這個東西，怎么說呢，有些時候有些關(guān)鍵元器件沒辦法，沒得選擇，必須用質(zhì)量好的貴的，但是在我們這個方案中，選擇很多，而且本身目的就是為了降低價格，所以價格在這個方案中，屬于首要考慮的問題之一，這個我們得會選型的時候就得一個一個看價格確定。

• 方案的修改程度
  這個修改程度也是實際需要考慮的，

  以前的方案使用的是 Ti 的 TPS5410，那么我們?nèi)绻耆珦Q一個方案，那么電路可能要大幅度調(diào)整，在實際中有一定的概率，找同類型的芯片， pin to pin 直接替換，有這種芯片就最好了，沒有的話我們再進(jìn)行后面的選擇，所以我們找的時候在 需要把這個考慮進(jìn)去。
  Ti 作為一個很全面的元器件大廠，估計 TPS5410 有很多同類型的芯片。
  這里教大家一個方法，想看看是否有同系列類型的芯片，可以直接上網(wǎng)搜索，比如我們替換 TPS5410，可以搜索 TPS5 、TPS54、TPS541 之類的內(nèi)容。
  
  通過上圖我們可以知道，TPS54xx 家族有很多系列產(chǎn)品，那么結(jié)合我們的情況，那這樣是最好的了，我們就從這里選一個性價比比較合適的芯片，如果最后實在價格都很高，我們再考慮其他的。
  那為什么先想到同類型的里面找呢？
  TPS5410這個方案10多年了，產(chǎn)品都是不斷進(jìn)步的，很有可能廠家在之后會退出更新，更便宜的同類型的替代品，因為進(jìn)步是趨勢嘛。

總結(jié)一下，經(jīng)過上面的一些說明，我們初步確定的方案，還是先從 TI 的 TPS54xx 家族系列里面找一個性價比合適的，有貨的，如果沒有找到合適的，我們再做其他打算。

三、實際選型

經(jīng)過了上面的一些考慮，我們現(xiàn)在直接開始挑選合適的DC-DC。

3.1 查找目標(biāo)

因為我們初步的目標(biāo)已經(jīng)確定了，從 TI 的TPS54xx 家族系列里面找，所以我們可以直接到 Ti 的官方查看，官網(wǎng)在網(wǎng)上搜一下就可以，然后直接搜索 TPS54 ，如下圖：

☆上面搜索的結(jié)果，我們可以通過電壓以及類型排除一部分：

• 輸入要大于 24V
• 輸出要是可調(diào)節(jié)的或者固定 3.3V
• 最后面2個 照明 LED 驅(qū)動去掉

3.2 篩選目標(biāo) — 價格和庫存

在這次更新中，我目的是為了降低成本和確定是否容易斷貨。

成本好說，是否容易斷貨，這個如何判斷，其實這個我也是自己的感覺，直接在電子商城上面搜索這個物料，首先，如果沒有這個物料，說明不通用，不通用的產(chǎn)品我不用（當(dāng)然也有可能是這個商城拿不到貨或者其他有協(xié)議之類的問題，但是這只是小概率事件）。

☆所以第一步，我們直接在商城搜索元器件，看看價格和是否有貨。

在上面我們查看到 TPS5410 16 元（100+），那么如果我們能找到一款 10元以內(nèi)的就最好了。

比如，第一個 TPS5401 價格太貴，我們就直接排除了，如下圖：

比如 TPS5402， 價格很美，但是庫存不多，在網(wǎng)站下面可以多看看其他貨源的貨期個庫存，這個可以留作參考：

比如 TPS5403 ，固定 3.3V輸出，感覺庫存也很多，而且價格還很合適，這也算是備選之一：

其他的我就不一一截圖了，自己選型的時候可以自己嘗試。

最后通過第一步的選擇，除了 TPS5410 本身，可選的器件為： TPS5402 、TPS5403、TPS5430、TPS5450 。

一下子感覺就快出結(jié)果了……，哇可以！

上面其實已經(jīng)貼圖了2中可選的，下面就把 TPS5430， TPS5450 的圖放一下：

那其實這個通過第一步，我已經(jīng)就確定了使用哪款 DC-DC 了，就是 TPS5430 ，簡單說一下原因：

• 立創(chuàng)基礎(chǔ)庫，說明通用，用戶基礎(chǔ)大，貨期穩(wěn)定
• 價格合適 3.35（100+）
• 其他的都滿足應(yīng)用需求

.

當(dāng)然說明一下，得以順利一步到位還是因為選擇的是 TI 這種大廠的產(chǎn)品，他們產(chǎn)品線廣，系列型號多，所以在以后替換升級的時候相對來說會簡單一些。

3.3 篩選目標(biāo) — 性能參數(shù)

那沒辦法啊，上面的第一步就找到了我要的芯片，我這個確實是實打?qū)嵉捻椖刻鎿Q選型說明，第一步就找到了，我這里確實沒法寫下去了……

但是為了給大家一些建議，如果在上面選擇完畢以后，有幾款不太確定，就從他們的參數(shù)性能入手，打個比方：

對于 TPS5430 和 TPS5450 ，不用點進(jìn)去看詳情，就知道，其實就是輸出電流后面的更大，而我們需要的負(fù)載根本用不到這么大，所以便宜的 3A 完全可以滿足需求，這個時候，肯定是哪個便宜用哪個。

產(chǎn)品點進(jìn)去可以看到詳細(xì)參數(shù)：

如果產(chǎn)品有特殊需求，可以經(jīng)過第一次篩選以后，查看詳細(xì)參數(shù)再次篩選。

3.4 替換設(shè)計

好了，我們前面已經(jīng)選好了我們的替換元件： TPS5430 。

那么最后一步就是替換了，替換的話，就要根據(jù)新的元件的手冊設(shè)計電路。

☆ 但是，我們開頭的選型考慮了一個因數(shù)，希望最后選完了以后電路可以盡可能的少修改，甚至是pin to pin 不修改， 所以我們從同系列的里面找的元件?！?/p>

來簡單看下 TPS5410 和 TPS5430 的手冊，他們的典型電路如下：

通過這里我基本可以確定，搞不好都是 pin to pin 的實際上如果直接替換，我感覺應(yīng)該也是可以用起來的也沒有什么問題，畢竟我們的負(fù)載要求低），但是為了使得更加穩(wěn)定，我們得看一下推薦電路

但是我們得看一下實際電路推薦：

TPS5410 輸出 5V 推薦電路（TPS5410 沒有輸出 3.3V 的推薦電路）：

TPS5430 輸出 5V 推薦電路：

TPS5430 輸出 3.3V 推薦電路：

完全按照手冊推薦的設(shè)計來選擇元器件，肯定是沒有問題的，但是我這里并不想改動太多，最好以前的電路直接用，那么可以不可以呢？

這里我們還有一個重要的問題需要確定一下，就是 R1 和 R2 電阻的比例兩個芯片是否一致：

OK！ 比例是一致的關(guān)系，那對于本次的替換，我就不按手冊來，再次聲明，按照手冊來才是最最規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的，但是我這里不想改太多，我先進(jìn)行替換測試。

不按手冊來的結(jié)果，可能會導(dǎo)致電源紋波大，噪聲大，輸出電流變小，等等之類的問題，要考慮到自己的產(chǎn)品是否能夠接受這些可能出現(xiàn)的問題。

那最后替換設(shè)計，建議按照上面的圖 “TPS5430 輸出 3.3V 推薦電路” 來設(shè)計，博主個人作為測試，我就直接 pin to pin 進(jìn)行測試一把，我會換一下電感把 68uH 換成 18uH，然后電感后面那個電容把以前的 47uF 換成 220uF 。其實就是使用 5V 輸出推薦電路，但是電阻換成 3.3V 輸出比例的電阻。

好，就這么定了，文章到時候等樣品到了，測試結(jié)果會來文章更新。

結(jié)語

本文通過博主自己的一個產(chǎn)品部件的替換升級，手把手的教了大家如何選擇一款合適的 DC-DC，希望大家有所收獲。

當(dāng)然，不同的元器件選型的思路不一定一樣，在今后有合適做樣例的元器件，博主也會把元器件選型系列文章完善更新！

最后，希望大家多多支持！謝謝大家！
審核編輯：湯梓紅