Texas Instruments TPS62851x降壓轉(zhuǎn)換器是一系列引腳對(duì)引腳0.5A、1A、2A（連續(xù)）和3A（峰值）高效、同步、簡(jiǎn)單易用的降壓直流/直流轉(zhuǎn)換器。該款器件基于峰值電流模式控制拓?fù)洹＿@些低電阻開關(guān)可實(shí)現(xiàn)高達(dá)2A連續(xù)輸出電流和3A峰值電流。開關(guān)頻率內(nèi)部固定在2.25MHz，也可同步到1.8MHz至4MHz外部時(shí)鐘。在PWM/PFM模式下，TPS62851x會(huì)在輕負(fù)載情況下自動(dòng)進(jìn)入省電模式，從而在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)維持高效率。TPS62851x可在PWM模式下提供1%輸出電壓精度，這有助于實(shí)現(xiàn)具有高輸出電壓精度的電源設(shè)計(jì)。通過SS/TR引腳，可以設(shè)置啟動(dòng)時(shí)間或跟蹤輸出電壓至外部源，從而對(duì)不同電源軌進(jìn)行外部排序，并限制啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Texas Instruments TPS62851x降壓轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

Texas Instruments TPS62851x采用8引腳1.60mm × 2.10mm SOT583封裝，提供高功率密度解決方案。

特性

• 支持功能安全
  • 來輔助功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的文檔
• 輸入電壓范圍：2.7V至6V
• 輸出電壓范圍：0.6V至5.5V
• 1%反饋電壓精度（全溫度范圍）
• TJ = –40°C至+150°C
• 0.5A、1A、2A（連續(xù)電流）和3A（峰值電流）系列器件
• PWM開關(guān)頻率：2.25MHz
• 外部同步：1.8MHz至4MHz
• 強(qiáng)制PWM或PWM/PFM工作模式
• 靜態(tài)電流：17μA（典型值）
• 可調(diào)軟啟動(dòng)：高達(dá)10ms
• 精密使能輸入支持
  • 用戶定義的欠壓鎖定
  • 精確排序
• 100%占空比模式
• 有源輸出放電
• 具有窗口比較器的電源正常輸出

功能框圖

TPS62851x系列降壓轉(zhuǎn)換器技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、產(chǎn)品概述

TPS62851x是德州儀器(TI)推出的一系列高效率、易用型同步降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器，包含0.5A(TPS628510)、1A(TPS628511)、2A(TPS628512)和3A(TPS628513)四種電流規(guī)格的型號(hào)。該系列器件采用峰值電流模式控制拓?fù)洌?.25MHz固定開關(guān)頻率設(shè)計(jì)，同時(shí)支持1.8MHz至4MHz的外部時(shí)鐘同步功能。

?關(guān)鍵特性?：

• 寬輸入電壓范圍：2.7V至6V
• 輸出電壓范圍：0.6V至5.5V（可調(diào)）
• 高達(dá)95%的轉(zhuǎn)換效率
• 17μA典型靜態(tài)電流（無負(fù)載時(shí)）
• 支持強(qiáng)制PWM和PWM/PFM自動(dòng)切換模式
• 集成主動(dòng)輸出放電功能
• 精確的使能(EN)輸入，支持用戶定義欠壓鎖定(UVLO)
• 采用緊湊型SOT583封裝（1.6mm×2.1mm）

二、核心功能解析

1. 工作模式控制

通過MODE/SYNC引腳可實(shí)現(xiàn)三種工作模式：

• ?強(qiáng)制PWM模式?（MODE=高電平）：固定2.25MHz開關(guān)頻率，適合對(duì)噪聲敏感的應(yīng)用
• ?PWM/PFM自動(dòng)切換模式?（MODE=低電平）：輕載時(shí)自動(dòng)進(jìn)入PFM模式提升效率
• ?外部時(shí)鐘同步模式?：接收1.8-4MHz外部時(shí)鐘信號(hào)，支持多器件同步工作

2. 電壓跟蹤與排序

SS/TR引腳提供兩種關(guān)鍵功能：

• ?軟啟動(dòng)控制?：通過外部電容設(shè)置啟動(dòng)時(shí)間（最長(zhǎng)10ms）
• ?電壓跟蹤?：使輸出跟隨外部參考電壓變化，實(shí)現(xiàn)多電源軌的精確時(shí)序控制

典型應(yīng)用中，主設(shè)備的輸出電壓通過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)連接到從設(shè)備的SS/TR引腳，實(shí)現(xiàn)同步上電時(shí)序。

3. 保護(hù)機(jī)制

• ?過流保護(hù)?：峰值電流限制（3A/4.5A/5.1A depending on型號(hào)）
• ?熱關(guān)斷?：結(jié)溫超過170°C時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，15°C滯后恢復(fù)
• ?輸入欠壓鎖定?：上升閾值2.7V(typ)，下降閾值2.5V(typ)
• ?輸出短路保護(hù)?：支持foldback電流限制選項(xiàng)

三、典型應(yīng)用設(shè)計(jì)

1. 外圍元件選型

?電感選擇?：

• 推薦值：0.47μH（如Murata DFE201210U-R47M）
• 選擇依據(jù)：需滿足飽和電流>最大負(fù)載電流+1/2紋波電流

?輸入/輸出電容?：

• 輸入電容：2×10μF低ESR陶瓷電容（如GRM188D70J106MA73）
• 輸出電容：2-3×10μF（VOUT≥1V時(shí)），需考慮直流偏置效應(yīng)

2. PCB布局指南

?關(guān)鍵布局原則?：

1. 輸入電容盡可能靠近VIN和GND引腳
2. 高di/dt路徑（如SW節(jié)點(diǎn)）保持短而寬
3. 反饋?zhàn)呔€遠(yuǎn)離高dv/dt信號(hào)（如SW）
4. SS/TR電容和反饋電阻緊靠器件放置
5. 在VIN和GND引腳添加散熱過孔

?布局示例?：

• 整體解決方案尺寸：30mm2
• 功率回路面積最小化
• 采用單點(diǎn)接地設(shè)計(jì)

四、性能特性分析

1. 效率特性

測(cè)試條件：VOUT=3.3V，TA=25°C

• 峰值效率：95%（VIN=5V，IOUT≈100mA）
• 輕載效率（10μA）：>70%
• PWM模式（2A負(fù)載）：效率>85%

不同輸出電壓下的效率曲線顯示，較高輸出電壓（如3.3V）在中輕載時(shí)效率優(yōu)勢(shì)明顯，而低輸出電壓（如0.6V）的全負(fù)載范圍效率相對(duì)較低。

2. 瞬態(tài)響應(yīng)

負(fù)載瞬態(tài)測(cè)試（0.2A?1.8A）：

• PWM模式：輸出電壓偏差<±3%
• PFM模式：恢復(fù)時(shí)間略長(zhǎng)但仍在規(guī)格內(nèi)
• 建議：對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求高的應(yīng)用使用強(qiáng)制PWM模式

3. 熱性能

在θJA=60°C/W條件下：

• VIN=5V，VOUT=3.3V時(shí)可持續(xù)輸出2A（TA≤85°C）
• VIN=3.3V，VOUT=0.6V時(shí)可持續(xù)輸出3A（TA≤65°C）

五、應(yīng)用場(chǎng)景推薦

1. ?工業(yè)自動(dòng)化?
   • 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器
   • PLC模塊電源
   • 傳感器供電
2. ?消費(fèi)電子?
   • 多功能打印機(jī)
   • 便攜設(shè)備POL轉(zhuǎn)換
3. ?測(cè)試測(cè)量設(shè)備?
   • 精密儀器電源
   • 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
4. ?物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備?
   • 低功耗無線模塊供電
   • 能量收集系統(tǒng)后級(jí)轉(zhuǎn)換

六、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1. 當(dāng)VIN接近VOUT時(shí)，注意最小導(dǎo)通時(shí)間限制（典型35ns）
2. 輸出<1V時(shí)建議增加輸出電容至3×10μF以保證PFM模式精度
3. 跟蹤應(yīng)用時(shí)，從設(shè)備的SS/TR分壓網(wǎng)絡(luò)等效電阻應(yīng)<15kΩ
4. 高頻開關(guān)噪聲敏感應(yīng)用建議：
   • 使用強(qiáng)制PWM模式
   • 添加10pF前饋電容(CFF)
   • 優(yōu)化布局減少輻射
5. 高溫環(huán)境應(yīng)用需降額使用，參考熱性能曲線選擇適當(dāng)負(fù)載電流