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TPS5430DDAR_3V3_0A5_Converter/Readme.md

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+# Auslegung einer 3.3V Spannungsversorgung mit dem TPS5430DDAR
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+Dieses Dokument beschreibt die Auslegung einer 3.3V-Spannungsversorgung für einen STM32G431-Mikrocontroller samt Peripherie (FLASH, CAN, RS485). Die Eingangsspannung beträgt nominal 12V (Bereich 10.5V - 14V).
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+## 1. Abschätzung des Strombedarfs (Worst-Case)
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+Um den Schaltregler und die externen Bauteile korrekt zu dimensionieren, wird zuerst der maximale Strombedarf der Lasten abgeschätzt.
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+* **STM32G431:** Abhängig von Taktfrequenz und aktiven Peripherien. Konservative Annahme: **150 mA**
+* **FLASH-Speicher (z.B. W25Qxx):** Kurzzeitige Spitzen beim Schreiben/Löschen. Budget: **50 mA**
+* **CAN-Transceiver (z.B. TJA1050):** Maximaler Verbrauch im dominanten Zustand. Budget: **80 mA**
+* **RS485-Transceiver (z.B. SN65HVD7x):** Maximaler Verbrauch beim Senden. Budget: **70 mA**
+
+**Gesamtstrom (typisches Maximum):**
+`150 mA + 50 mA + 80 mA + 70 mA = 350 mA`
+
+Für einen stabilen Betrieb mit genügend Reserven für Stromspitzen wird der Regler auf einen Nennstrom von **500 mA (0.5 A)** ausgelegt.
+
+## 2. Auslegung der Bauteile (gemäss Datenblatt)
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+Die Berechnungen basieren auf den Daten des [TPS5430-Datenblatts](https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps5430.pdf).
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+* **Eingangsspannung ($V_{in}$):** 10.5V bis 14V
+* **Ausgangsspannung ($V_{out}$):** 3.3V
+* **Maximaler Ausgangsstrom ($I_{out}$):** 0.5 A
+* **Schaltfrequenz ($f_{sw}$):** 500 kHz (fest)
+* **Referenzspannung ($V_{ref}$):** 1.221 V (typisch)
+
+### a) Spannungsteiler für die Ausgangsspannung (Feedback)
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+Die Ausgangsspannung wird über einen Spannungsteiler am FB-Pin eingestellt. Die Formel lautet:
+$V_{out} = V_{ref} \times (1 + \frac{R1}{R2})$
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+Es wird R2 = 10.0 kΩ (1%) gewählt. Die Berechnung für R1 ergibt:
+$R1 = R2 \times (\frac{V_{out}}{V_{ref}} - 1)$
+$R1 = 10.0 \text{ kΩ} \times (\frac{3.3\text{V}}{1.221\text{V}} - 1) = 17.027 \text{ kΩ}$
+
+Gewählter Standardwert: **`R1 = 17.0 kΩ`** (E96-Reihe, 1%).
+
+### b) Induktivität (Speicherdrossel L)
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+Die Induktivität wird für eine Stromwelligkeit ($ΔI_L$) von 30% des maximalen Ausgangsstroms ausgelegt ($ΔI_L = 0.15 A$).
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+$L = \frac{V_{out} \times (V_{in(max)} - V_{out})}{V_{in(max)} \times f_{sw} \times ΔI_L}$
+$L = \frac{3.3\text{V} \times (14\text{V} - 3.3\text{V})}{14\text{V} \times 500\text{kHz} \times 0.15\text{A}} \approx 33.6 \text{ µH}$
+
+Gewählter Standardwert: **`L = 33 µH`**.
+**Wichtig:** Der Sättigungsstrom ($I_{sat}$) der Drossel muss > 4A sein und der Gleichstromwiderstand (DCR) möglichst gering.
+
+### c) Ausgangskondensator ($C_{out}$)
+
+Für eine gute Stabilität und geringe Welligkeit werden Keramikkondensatoren empfohlen.
+Gewählte Bauteile: **`2 x 22 µF`** Keramikkondensatoren (Typ X7R/X5R, min. 10V).
+
+### d) Eingangskondensator ($C_{in}$)
+
+Dieser Kondensator stützt die Eingangsspannung bei Strompulsen und muss sehr nah am VIN-Pin platziert werden.
+Gewähltes Bauteil: **`1 x 10 µF`** Keramikkondensator (Typ X7R/X5R, min. 25V).
+
+### e) Weitere Bauteile
+
+* **Bootstrap-Kondensator ($C_{boot}$):** Zwischen BOOT und PH. Standardwert: **`100 nF`** (0.1 µF).
+* **Enable-Pin (ENA):** Für einen automatischen Start wird ENA direkt mit VIN verbunden.
+
+## 3. Zusammenfassung: Stückliste (BOM)
+
+| Bauteil (Ref) | Wert | Gehäuse / Typ | Wichtige Hinweise |
+| :--- | :--- | :--- | :--- |
+| **IC1** | **TPS5430DDAR** | SO-PowerPAD-8 | Kühlfläche (PowerPAD) muss mit einer grossen GND-Fläche verlötet werden! |
+| **L1** | **33 µH** | SMD-Leistungsinduktivität | $I_{sat} > 4\text{A}$, niedriger DCR |
+| **C1, C2** | **22 µF** | 1206 / 0805, Keramik X7R | Ausgangskapazität, min. 10V. Nah an L1 platzieren. |
+| **C3** | **10 µF** | 1206, Keramik X7R | Eingangskapazität, min. 25V. So nah wie möglich an Pin VIN. |
+| **C4** | **100 nF** | 0603, Keramik X7R | Bootstrap-Kondensator, min. 16V. Zwischen BOOT und PH. |
+| **R1** | **17.0 kΩ (1%)** | 0603 / 0805 | Feedback-Widerstand. |
+| **R2** | **10.0 kΩ (1%)** | 0603 / 0805 | Feedback-Widerstand. Nah am FB-Pin platzieren. |
+
+## 4. Wichtige Hinweise zum Layout
+
+Ein gutes Layout ist für die Funktion eines Schaltreglers **entscheidend**!
+
+1.  **Der heisse Loop:** Der Strompfad `C3(+) -> IC1(VIN) -> IC1(PH) -> L1 -> C1/C2(+) -> GND(C1/C2) -> GND(C3)` muss so kurz und breit wie möglich sein, um die parasitäre Induktivität und EMI-Abstrahlung zu minimieren.
+2.  **Platzierung:** C3 direkt am VIN-Pin. L1, C1 und C2 direkt am PH-Pin.
+3.  **Feedback-Teiler:** R1 und R2 so nah wie möglich am FB-Pin des ICs platzieren. Die Leiterbahn vom Mittenabgriff zum FB-Pin kurz halten und von Leistungspfaden fernhalten.
+4.  **Masseführung (GND):** Eine durchgehende Massefläche verwenden. Das PowerPAD des ICs muss über mehrere Vias grossflächig mit dieser Massefläche verbunden werden, um die Wärme effizient abzuführen.

TPS5430DDAR_3V3_0A5_Converter/TPS5430DDAR_3V3_0A5_Converter.kicad_pcb

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+(kicad_pcb (version 20241229) (generator "pcbnew") (generator_version "9.0")
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TPS5430DDAR_3V3_0A5_Converter/TPS5430DDAR_3V3_0A5_Converter.kicad_pro

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