Texas Instruments TPS631010/TPS631011降壓-升壓轉換器是一款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。該降壓-升壓式轉換器的工作輸出電流為1.5A，輸入電壓范圍為1.6V至5.5V。當輸入電壓近似等于輸出電壓時，TPS631010/TPS631011轉換器自動以升壓、降壓或3周期降壓-升壓模式運行。該降壓-升壓式轉換器在8μA靜態電流和省電模式下工作，可在輕負載至空載條件下實現最高效率。TPS631010/TPS631011轉換器非常適合用于TWS、系統前置穩壓器、負載點調節、指紋、攝像頭傳感器和穩壓器。

數據手冊：*附件：Texas Instruments TPS631010，TPS631011降壓-升壓轉換器數據手冊.pdf

特性

• 輸入電壓范圍：1.6V至5.5V
  • 器件輸入電壓：>1.65V（啟動）
• 輸出電壓范圍：1.2 V至5.5 V（可調）
• 高輸出電流能力：3 A峰值開關電流
  • VIN ≥ 3V、VOUT = 3.3V時，輸出電流為2A
  • VIN ≥ 2.7V、VOUT = 3.3V時，輸出電流為1.5A
• 在整個負載范圍內具有高效率
  • 靜態電流：8μA（典型值）
  • 可配置自動省電模式和強制PWM模式
• 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
• 安全可靠的運行特性
  • 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
  • 帶負載斷開的真正關斷功能
  • 正向和后向電流限制
• 工作溫度范圍：-40 °C至125 °C
• 較小的解決方案尺寸
  • 小尺寸1 μH電感器
  • 1.803mm x 0.905mm（WCSP）

框圖

典型應用電路

TPS631010/TPS631011 降壓-升壓轉換器技術解析與應用指南

一、產品概述

TPS631010和TPS631011是德州儀器(TI)推出的高性能降壓-升壓DC/DC轉換器，采用創新的1.803mm×0.905mm WCSP封裝。這兩款器件專為輸入電壓可能高于或低于輸出電壓的應用場景設計，適用于TWS耳機、智能鎖、光通信模塊等領域。

?核心特性?：

• ?寬輸入電壓范圍?：1.6V至5.5V（啟動需>1.65V）
• ?寬輸出電壓范圍?：1.2V至5.5V（可調，PFM模式下支持1.0V）
• ?高輸出電流?：3A峰值開關電流（VIN≥3V時2A連續輸出）
• ?多種工作模式?：支持PFM/PWM自動切換和強制PWM模式
• ?高效率設計?：8μA典型靜態電流，輕載效率優化
• ?全面保護功能?：過流/短路/過溫/過壓保護
• ?超小型封裝?：集成1μH電感，解決方案尺寸極小

二、關鍵技術創新

1. 峰值電流模式控制架構

• 采用固定頻率(2MHz)峰值電流模式控制
• 無縫切換降壓/升壓/降壓-升壓三種工作模式
• 支持正向和反向電流操作
• 預偏置輸出啟動能力

2. 智能模式管理

• ?自動PFM模式?：輕載時自動進入PFM提高效率
• ?強制PWM模式?：保持固定頻率降低輸出紋波
• ?輸出放電功能?(僅TPS631011)：EN禁用時主動放電

3. 集成化設計

• 集成6.5mΩ高邊和2mΩ低邊MOSFET
• 內置自舉二極管
• 支持100V/ns開關邊沿速率

三、電氣特性詳解

1. 極限參數

2. 典型性能(VIN=3.8V, VOUT=3.3V)

• ?效率曲線?：
  • 峰值效率達95%(3.3V輸出)
  • 輕載效率>90%(PFM模式)
• ?靜態電流?：
  • 關斷模式：0.9μA(最大)
  • 工作模式：6.1μA(最大)
• ?保護特性?：
  • 過壓保護閾值：5.75V(典型)
  • 熱關斷閾值：160°C

四、行業應用方案

1. 消費電子

• TWS耳機充電倉
• 智能門鎖電源
• 便攜設備POL電源

2. 通信設備

• 光模塊電源穩壓
• 5G小基站供電
• 交換機/路由器

3. 工業系統

• 傳感器電源
• 數據采集設備
• 測試測量儀器

五、設計注意事項

1. ?熱管理?：
   • θJA=84°C/W(WCSP封裝)
   • 最大功耗PD=(1-η)×PIN
   • 確保結溫<125°C
2. ?穩定性考量?：
   • 最小輸出電容：
     • 1.2V≤VOUT≤3.6V：10.4μF
     • 3.6V
   • 使用低ESR陶瓷電容
3. ?EMI優化?：
   • 優化輸入濾波器設計
   • 采用屏蔽電感
   • 敏感信號遠離開關節點