Texas Instruments TPS631012/TPS631013降壓-升壓轉換器是恒定頻率峰值電流模式控制降壓-升壓轉換器，采用微型晶圓芯片級封裝。這些器件具有3A（典型值）峰值電流限制、1.6V至5.5V輸入電壓范圍，并為系統前置穩壓器和電壓穩定器提供電源解決方案。

數據手冊：*附件：Texas Instruments TPS631012，TPS631013降壓-升壓轉換器數據手冊.pdf

根據輸入電壓的不同，當輸入電壓近似等于輸出電壓時，Texas Instruments TPS631012/TPS631013會自動以升壓、降壓或3周期降壓/升壓模式運行。模式切換采用定義的占空比進行，避免了不必要的模式內切換，從而減少輸出電壓紋波。8μA靜態電流和省電模式可在輕負載甚至空載條件下實現超高效率。該器件提供采用WCSP封裝的極小解決方案尺寸。

特性

• 輸入電壓范圍：1.6V-5.5V
  • 器件輸入電壓：> 1.65V（啟動）
• 輸出電壓范圍：1.0V至5.5V（可調）
• 高輸出電流能力：3A峰值開關電流
  • V IN ≥3V、V OUT =3.3V時為2A IOUT
  • 1.5A I OUT （V IN ≥2.7V，V OUT =3.3V）
• 在整個負載范圍內具有高效率
  • 8μA典型靜態電流
  • 自動省電模式和強制PWM模式可配置
• 峰值電流降壓-升壓模式架構
  • 無縫模式轉換
  • 正向和反向電流操作
  • 啟動至預偏置輸出
  • 固定頻率運行，2MHz開關頻率
• 運行安全可靠
  • 過流和短路保護
  • 集成軟啟動，采用有源斜坡
  • 過熱和過壓保護
  • 帶負載斷開功能的真正關斷功能
  • 正向和后向電流限制
• 默認設置內部EN
  • TPS631012和TPS631012X (X=1,2,3)：轉換器_EN = 0
  • TPS631013: CONVERTER_EN = 1
• 小尺寸解決方案
  • 小尺寸1μH電感器
  • 1.803mm × 0.905mm in WCSP

功能框圖

?德州儀器TPS631012/013 1.6V-5.5V Buck-Boost轉換器深度解析與設計指南

一、核心特性與創新設計

1. 寬范圍高效能轉換

• ?輸入/輸出范圍?：1.6V-5.5V輸入，1.0V-5.5V可調輸出（25mV步進精度）
• ?功率能力?：3A峰值開關電流，支持1.5A持續輸出（VIN≥2.7V時）
• ?效率表現?：95%效率@3.3V輸出/1A負載，8μA超低靜態電流

2. 智能控制架構

• ?三模式自動切換?：無縫過渡Buck/Boost/Buck-Boost模式
• ?I2C可編程接口?：支持400kHz Fast Mode+通信，含7個可配置寄存器
• ?動態電壓調節?：支持7.2V/ms快速DVS（EN_FAST_DVS=1時）

3. 微型封裝設計

• ?WCSP封裝?：1.803mm×0.905mm超小尺寸
• ?熱特性?：θJA=84°C/W（需配合散熱過孔設計）

二、關鍵電路設計要點

1. 外圍元件選型

2. 寄存器配置示例

• ?輸出電壓設置?：VOUT=1.000+(VOUT[7:0]×0.025)V（0x00≤VOUT[7:0]≤0xB4）
• ?軟啟動時間?：TD_RAMP[2:0]=101→7.552ms
• ?保護功能?：EN_SCP=1啟用短路打嗝模式（9ms on/22ms off）

3. 布局關鍵要求

• ?功率路徑?：LX1/LX2走線寬度≥0.3mm
• ?散熱設計?：建議使用12個0.3mm散熱過孔
• ?I2C布線?：SCL/SDA需加4.7kΩ上拉電阻

三、典型應用場景

1. TWS耳機充電倉

• ?配置要點?：
  • VIN=3.7V（鋰電池），VOUT=5V@300mA
  • 啟用PFM模式（FPWM=0）提升輕載效率
• ?實測數據?：
  • 待機功耗：<15μA
  • 充電效率：92%@500mA負載

2. 工業傳感器供電

• ?特殊配置?：
  • 啟用快速DVS（EN_FAST_DVS=1）
  • 設置CL_RAMP_MIN=1提升啟動能力
• ?保護策略?：
  • 熱關斷閾值：160℃（帶25℃遲滯）
  • 輸入欠壓鎖定：1.55V上升閾值

四、性能對比與模式分析