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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**
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* **FLASH-Speicher (z.B. W25Qxx):** Kurzzeitige Spitzen beim Schreiben/Löschen. Budget: **50 mA**
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* **CAN-Transceiver (z.B. TJA1050):** Maximaler Verbrauch im dominanten Zustand. Budget: **80 mA**
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* **RS485-Transceiver (z.B. SN65HVD7x):** Maximaler Verbrauch beim Senden. Budget: **70 mA**
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**Gesamtstrom (typisches Maximum):**
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`150 mA + 50 mA + 80 mA + 70 mA = 350 mA`
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Für einen stabilen Betrieb mit genügend Reserven für Stromspitzen wird der Regler auf einen Nennstrom von **500 mA (0.5 A)** ausgelegt.
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## 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
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* **Ausgangsspannung ($V_{out}$):** 3.3V
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* **Maximaler Ausgangsstrom ($I_{out}$):** 0.5 A
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* **Schaltfrequenz ($f_{sw}$):** 500 kHz (fest)
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* **Referenzspannung ($V_{ref}$):** 1.221 V (typisch)
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### a) Spannungsteiler für die Ausgangsspannung (Feedback)
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Die Ausgangsspannung wird über einen Spannungsteiler am FB-Pin eingestellt. Die Formel lautet:
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$V_{out} = V_{ref} \times (1 + \frac{R1}{R2})$
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Es wird R2 = 10.0 kΩ (1%) gewählt. Die Berechnung für R1 ergibt:
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$R1 = R2 \times (\frac{V_{out}}{V_{ref}} - 1)$
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$R1 = 10.0 \text{ kΩ} \times (\frac{3.3\text{V}}{1.221\text{V}} - 1) = 17.027 \text{ kΩ}$
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Gewählter Standardwert: **`R1 = 17.0 kΩ`** (E96-Reihe, 1%).
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### 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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$L = \frac{V_{out} \times (V_{in(max)} - V_{out})}{V_{in(max)} \times f_{sw} \times ΔI_L}$
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$L = \frac{3.3\text{V} \times (14\text{V} - 3.3\text{V})}{14\text{V} \times 500\text{kHz} \times 0.15\text{A}} \approx 33.6 \text{ µH}$
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Gewählter Standardwert: **`L = 33 µH`**.
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**Wichtig:** Der Sättigungsstrom ($I_{sat}$) der Drossel muss > 4A sein und der Gleichstromwiderstand (DCR) möglichst gering.
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### c) Ausgangskondensator ($C_{out}$)
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Für eine gute Stabilität und geringe Welligkeit werden Keramikkondensatoren empfohlen.
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Gewählte Bauteile: **`2 x 22 µF`** Keramikkondensatoren (Typ X7R/X5R, min. 10V).
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### d) Eingangskondensator ($C_{in}$)
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Dieser Kondensator stützt die Eingangsspannung bei Strompulsen und muss sehr nah am VIN-Pin platziert werden.
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Gewähltes Bauteil: **`1 x 10 µF`** Keramikkondensator (Typ X7R/X5R, min. 25V).
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### e) Weitere Bauteile
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* **Bootstrap-Kondensator ($C_{boot}$):** Zwischen BOOT und PH. Standardwert: **`100 nF`** (0.1 µF).
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* **Enable-Pin (ENA):** Für einen automatischen Start wird ENA direkt mit VIN verbunden.
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### 3. Stückliste (BOM) für JLCPCB / LCSC (Stand: 25. Juni 2025)
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**Wichtiger Hinweis:** Diese Liste wurde sorgfältig auf LCSC verifiziert. Dennoch können sich Lagerbestände und der "Basic Part"-Status ändern. Bitte prüfen Sie die Teilenummern vor der finalen Bestellung in Ihrem JLCPCB/LCSC-Konto.
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| Bauteil (Ref) | Wert | LCSC Part # | Gehäuse | JLCPCB Status | Hinweis |
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| **IC1** | **TPS5430DDAR** | `C9864` | SOIC-8-EP | Extended Part | Texas Instruments TPS5430DDAR. |
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| **L1** | **33 µH** | `C9400` | 12.3x12.3mm | Extended Part | sxn SMDRI127-330MT. Isat=5.5A, DCR=65mΩ. |
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| **C1, C2** | **22 µF, 16V** | `C45783` | 0805 | Basic Part | Samsung CL21A226MAQNNNE. |
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| **C3** | **10 µF, 25V** | `C307525` | 0805 | Basic Part | Samsung CL21A106KQFNNNE. |
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| **C4** | **100 nF, 50V** | `C131394` | 0402 | Basic Part | Yageo CC0402KRX7R9BB104. |
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| **D1** | **SS44** | C8678 | SMA | Extended Part | MDD SS34 |
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| **R1** | **10.0 kΩ, 1%**| `C25744` | 0402 | Basic Part | UNI-ROYAL 0402WGF1002TCE. |
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| **R2** | **5.9 kΩ, 1%**| `C270591` | 0402 | Basic Part | UNI-ROYAL 0402WGF5901TCE. |
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## 4. Wichtige Hinweise zum Layout
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Ein gutes Layout ist für die Funktion eines Schaltreglers **entscheidend**!
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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.
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2. **Platzierung:** C3 direkt am VIN-Pin. L1, C1 und C2 direkt am PH-Pin.
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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.
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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. |