德州仪器（Texas Instruments），简称TI，是全球领先的半导体公司，为现实世界的信号处理提供创新的数字信号处理(DSP)及模拟器件技术。除半导体业务外，还提供包括传感与控制、教育产品和数字光源处理解决方案。TI总部位于美国德克萨斯州的达拉斯，并在25多个国家设有制造、设计或销售机构。

德州仪器 (TI) 是全球领先的数字信号处理与模拟技术半导体供应商，亦是推动因特网时代不断发展的半导体引擎。

----作为实时技术的领导者，TI正在快速发展，在无线与宽带接入等大型市场及数码相机和数字音频等新兴市场方面，TI凭借性能卓越的半导体解决方案不断推动着因特网时代前进的步伐！

----TI预想未来世界的方方面面都渗透着 TI 产品的点点滴滴，您的每个电话、每次上网、拍的每张照片、听的每首歌都来自 TI数字信号处理器(DSP) 及模拟技术的神奇力量。

2011年4月5日，德州仪器（TI）和美国国家半导体（NS）宣布签署合并协议，TI将以25美元/股、总额约65亿美元的现金价格，收购国家半导体。本次收购将使业界共同致力于解决客户模拟问题的两个领导者实现强强联手。

德州仪器也是图形计算器的重要生产商，其生产的TI 图形计算器系列享誉全球。

TI公司的TIDA-01358是用于智能恒温器的24VAC功率电源参考设计,采用LM5166超低IQ的降压转换器,具有低BOM成本和高效率性能,输入为24VAC,输出电压5V和3.3V,集成了电池充电和负载通路,整个负载电流范围内高效率,USB过流兼容,主要用在恒温器,视频门铃,无线视频监视和网关.本文介绍了LM5166主要特性和框图,以及24VAC智能恒温器电源参考设计TIDA-01358主要特性,框图,电路图,材料清单和PCB设计图.

The LM5166 is a compact, easy-to-use, 3-V to 65-V,ultra-low IQ synchronous buck converter with highefficiency over wide input voltage and load currentranges. With integrated high-side and low-side powerMOSFETs, up to 500 mA of output current can bedelivered at fixed output voltages of 3.3 V or 5 V, oran adjustable output. The converter is designed tosimplify implementation while providing options tooptimize the performance for the target application.

Pulse frequency Modulation (PFM) mode is selectedfor optimal light-load efficiency or Constant On-Time(COT) control for nearly constant operatingfrequency. Both control schemes do not require loopcompensation while providing excellent line and loadtransient response and short PWM on-time for largestep-down conversion ratios.

The high-side p-channel MOSFET can operate at100% duty cycle for lowest dropout voltage and doesnot require a bootstrap capacitor for gate drive. Also,the current limit setpoint is adjustable to optimizeinductor selection for a particular output currentrequirement. Selectable/adjustable startup timingoptions include minimum delay (no soft-start),internally fixed (900 μs), and externally programmablesoft-start via an external capacitor. An open-drainPGOOD indicator can be used for sequencing andoutput voltage monitoring. The LM5166 is available ina VSON-10 package with 0.5-mm pin pitch.

LM5166主要特性:

1• Wide 3-V to 65-V Input Voltage Range

• 9.7-μA No-Load Quiescent Current

• -40℃ to 150℃ Junction Temperature Range

• Meets EN55022 and CISPR 22 EMI Standards

• Integrated 1-Ω PFET Buck Switch

– Supports 100% Duty Cycle for Low Dropout

• Integrated 0.5-Ω NFET Synchronous Rectifier

– Eliminates External Schottky Diode

• Programmable Peak Current Limit Supports:

– 500 mA, 300 mA, or 200 mA Loads

• Fixed (5 V, 3.3 V) or Adjustable VOUT Options

• Two Selectable Control Options:

– COT for Nearly Constant Frequency

– PFM for Maximum Efficiency

• 1.223-V ±1.2% Internal Voltage Reference

• Switching Frequency up to 600 kHz

• 900-μs Internal or Externally Adjustable Soft-Start

• Diode Emulation and Pulse Skipping for Ultra-High Light-Load Efficiency

• No Loop Compensation or Bootstrap Components

• Precision Enable/Input UVLO with Hysteresis

• Open-Drain Power Good Indicator

• Thermal Shutdown Protection with Hysteresis

• Pin-to-pin Compatible with the LM5165

• 10-Pin, 3-mm x 3-mm VSON Package

LM5166应用:

• Industrial control systems

• High voltage LDO replacement

• Low power bias supplies

• Automotive and battery-powered applications

图1.LM5166框图

24VAC智能恒温器电源参考设计TIDA-01358

The TIDA-01358 reference design provides a low BOM cost, high efficiency power stage solution for smart thermostats and other gateway building automation end equipment. This power stage takes a 24Vac input and produces a 5V and 3.3V output rail which can power additional point-of-load converters if added. The design provides LiPo battery charging and seamless switching to battery power during a 24Vac brownout. The power-path capability provides battery power assistance allowing system load transient to exceed the current limit of the 24Vac to DC system, allowing a lower cost Wide Vin buck to be utilized.

参考设计TIDA-01358主要特别性:

• 24-VAC or USB to 3.3-V Power Rail

• Battery Backup

• Independent Battery Charging and Load Path

• Dynamic Power Path and Battery Power Assist

• High Efficiency Over Entire Load Current Range

• USB Overcurrent Compliant

• Discrete Solution

参考设计TIDA-01358应用:

• Thermostat

• Video Doorbell

• Wireless Video Surveillance

• Gateway

图2.参考设计TIDA-01358外形图

参考设计TIDA-01358主要指标:

图3.参考设计TIDA-01358框图

图4.参考设计TIDA-01358电路图

参考设计TIDA-01358材料清单:

图5.参考设计TIDA-01358 PCB设计图(1)

图6.参考设计TIDA-01358 PCB设计图(2)

图7.参考设计TIDA-01358 PCB设计图(3)

图8.参考设计TIDA-01358 PCB设计图(4)

图9.参考设计TIDA-01358 PCB设计图(5)

图10.参考设计TIDA-01358 PCB设计图(6)

图11.参考设计TIDA-01358 PCB设计图(7)

图12.参考设计TIDA-01358 PCB尺寸图

恒温器介绍

恒温器，英文名为Thermostat，在正常操作下以自动开路或闭路来保持受控部在一定温度范围的一种温度感测装置，其动作温度仅为固定或可调整。恒温器是直接或间接控制一个或多个热源和冷源来维持所要求的温度的一种装置。恒温器要实现这种功能，就必须具有一个敏感元件和一个转换器，敏感元件量度出温度的变化，并对转换器产生所需的作用。转换器把来自敏感元件的作用转换成对改变温度的装置能进行适当控制的作用。

恒温器原理

最常用的感应温度变化的原理有（1）两种结合在一起的不同金属（双金属片）的膨胀率不同；（2）两种不同金属（杆和管）的膨胀不同；（3）液体的膨胀（带外置测温泡的密封膜盒，带或不带外置测温泡的密封波纹管）；（4）液-汽系统（测压膜盒）的饱和蒸气压；（5）热敏电阻元件。

恒温器应用

最常用的转换器有（1）接通或切断电路的转换开关；（2）由敏感元件驱动游标的电位计；（3）电子放大器；（4）气压致动器。

恒温器最普通的用途是控制室温。典型用途有：控制气体阀；控制燃油炉调节器；控制电加热调节器；控制制冷压缩机；控制闸门调节器。

室温调节器可用于提供多种控制功能，例如，加热控制；加热---冷却控制；昼夜控制（夜晚控制在较低温度）；多级控制，可进行一级或多级加热，一级或多级冷却，或是多级加热和冷却的组合控制。

恒温器的型式一般有以下几种：插入式---恒温器安装在管道上面敏感元件则插进管道内；浸没式---敏感元件浸入管道或容器的液体内以控制液体；面式---敏感元件装在管道的表面或类似表面上。

恒温器作用

采用最新的艺术造型及微电脑控制技术，控制高智能、风机盘管的风机、电动阀和电动风阀的开关，具有高、中、低、自动四档调节控制，对冷热阀门具有开关式控制，可进行制冷、制热以及通风三种模式的切换使用。保证高品质的舒适感，安装操作与维修方便。广泛应用于写字楼、商场、工业、医疗、别墅等民用建筑，使所控环境温度恒定为设定温度范围内，以达到提高舒适环境的目的。