Texas Instruments TPS55289/TPS55289-Q1 8A降壓-升壓轉(zhuǎn)換器是一款同步降壓-升壓轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過優(yōu)化，可將適配器或電池電壓轉(zhuǎn)換為電源軌。TPS55289集成了四個(gè)MOSFET開關(guān)，為USB供電 (USB PD) 應(yīng)用提供了緊湊的解決方案。Texas Instruments TPS55289/TPS55289-Q1具有高達(dá)30 V的輸入電壓能力。輸出電壓可通過I^2^C接口以10mV步長在0.8V到22V范圍內(nèi)進(jìn)行編程。在升壓模式下工作時(shí)，該器件可通過12V輸入電壓提供60W的功率。它能夠通過9V輸入電壓提供45W的功率。TPS55289-Q1器件通過了AEC-Q100認(rèn)證，適合汽車應(yīng)用。

數(shù)據(jù)手冊：

*附件：TPS55289數(shù)據(jù)表.pdf

*附件：TPS55289-Q1數(shù)據(jù)表.pdf

特性

• 可編程電源 (PPS) 支持USB供電 (USB PD)
  • 3.0V至30V寬輸入電壓范圍
  • 0.8V至22V，步進(jìn)可編程輸出電壓范圍為10mV
  • 參考電壓精度：±1%
  • 可調(diào)輸出電壓補(bǔ)償，用于電纜電壓降
  • 可編程輸出電流限制：高達(dá)6.35A（50mA步進(jìn)）
  • 精確輸出電流監(jiān)控：±5%
  • I^2^C接口
• 在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)效率高
  • VIN = 12V，VOUT = 20V，IOUT = 3A時(shí)效率為96%
  • 輕負(fù)載時(shí)可編程PFM和FPWM模式
• 避免頻率干擾和串?dāng)_
  • 可選時(shí)鐘同步
  • 可編程開關(guān)頻率：200kHz至2.2MHz
• EMI抑制
  • 可選可編程擴(kuò)頻
  • 無引線封裝
• 豐富的保護(hù)特性
  • 輸出過壓保護(hù)
  • 斷續(xù)模式，用于輸出短路保護(hù)
  • 熱關(guān)斷保護(hù)
  • 平均電感器電流限制：8A
• 小尺寸解決方案
  • 最大開關(guān)頻率：高達(dá)2.2MHz
  • 3.0mm × 5.0mm HotRod? QFN封裝

功能框圖

TPS55289-Q1 36V/8A Buck-Boost轉(zhuǎn)換器技術(shù)解析：汽車級USB PD電源解決方案

產(chǎn)品概述

TPS55289-Q1是德州儀器(TI)推出的汽車級同步Buck-Boost轉(zhuǎn)換器，專為USB Power Delivery (PD)應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)。該器件采用VQFN-HR封裝(3.0mm×5.0mm)，集成四個(gè)MOSFET開關(guān)，可在3.0V至36V寬輸入電壓范圍內(nèi)工作，輸出0.8V至22V可調(diào)電壓，最大輸出電流達(dá)8A，支持60W功率輸出(12V輸入時(shí))。

?核心特性?：

• ?汽車級認(rèn)證?：符合AEC-Q100 Grade 1標(biāo)準(zhǔn)(-40°C至+125°C環(huán)境溫度)
• ?超寬電壓范圍?：輸入3.0-36V，輸出0.8-22V(10mV步進(jìn)精度)
• ?I2C可編程?：支持USB PD PPS協(xié)議
• ?高效率架構(gòu)?：96%效率(12V→20V@3A)
• ?EMI優(yōu)化設(shè)計(jì)?：可編程擴(kuò)頻(200kHz-2.2MHz)與外部時(shí)鐘同步
• ?完備保護(hù)功能?：OVP/SCP/OCP/TSD保護(hù)

關(guān)鍵電路設(shè)計(jì)

1. 功率拓?fù)浼軜?gòu)

TPS55289-Q1采用?四開關(guān)Buck-Boost拓?fù)?/strong>?，通過內(nèi)部集成的MOSFET實(shí)現(xiàn)無縫模式切換：

• ?Buck模式?：VIN > VOUT時(shí)激活
• ?Boost模式?：VIN < VOUT時(shí)激活
• ?Buck-Boost模式?：VIN≈VOUT時(shí)交替工作

?控制特性?：

• 平均電流模式控制
• 可編程開關(guān)頻率(200kHz-2.2MHz)
• 可選PFM/強(qiáng)制PWM輕載模式

2. 引腳配置與功能

?關(guān)鍵引腳說明?：

典型應(yīng)用設(shè)計(jì)

1. 汽車USB PD充電方案

?設(shè)計(jì)參數(shù)?：

• 輸入電壓：9-36V(汽車電池系統(tǒng))
• 輸出電壓：3.3-21V(USB PD PPS協(xié)議)
• 輸出電流：最大6.35A(通過ISP/ISN引腳配置)
• 開關(guān)頻率：400kHz(RSET=49.9kΩ)

?關(guān)鍵元件選型?：

• ?電感?：4.7μH(推薦XAL7070-472ME，飽和電流15.2A)
• ?輸入電容?：4×22μF陶瓷電容(低ESR)
• ?輸出電容?：100μF電解+10μF陶瓷組合
• ?檢流電阻?：10mΩ/1W(50mV限流閾值)

2. 寄存器配置示例

?USB PD 20V/3A輸出設(shè)置?：

1. ? REF寄存器(00h/01h) ?：寫入0x0780(1.129V基準(zhǔn))
2. ? VOUT_FS寄存器(04h) ?：配置INTFB[1:0]=11b(0.0564分壓比)
3. ? IOUT_LIMIT寄存器(02h) ?：寫入0xE4(50mV限流閾值)
4. ? MODE寄存器(06h) ?：啟用FPWM模式(bit1=1)

熱設(shè)計(jì)與PCB布局

1. 熱特性參數(shù)

?熱管理建議?：

• 使用4層PCB板設(shè)計(jì)
• 功率地(PGND)與信號地(AGND)單點(diǎn)連接
• 散熱焊盤需添加多個(gè)過孔(推薦φ0.3mm×9)

2. 關(guān)鍵布局規(guī)則

1. ?功率回路最小化?：SW1/SW2走線長度<5mm
2. ?去耦電容布置?：VIN/VCC電容距引腳<3mm
3. ?敏感信號隔離?：FB/COMP走線遠(yuǎn)離開關(guān)節(jié)點(diǎn)
4. ?電流檢測?：ISP/ISN采用開爾文連接

功能安全考量

作為功能安全合規(guī)器件，TPS55289-Q1提供：

• ?診斷覆蓋率?：>90%(內(nèi)置OVP/OCP/UVLO/TSD)
• ?失效模式分析?：符合ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)
• ?安全手冊?：包含F(xiàn)MEA和FMEDA報(bào)告

?典型安全配置?：

• 使能所有狀態(tài)寄存器掩碼(CDC寄存器bit7-5=1)
• 啟用hiccup模式(MODE寄存器bit5=1)
• 設(shè)置OVP閾值為23.5V(固定值)