TEA2093DB2202同步整流評估板：設計與應用詳解

作為電子工程師，在開關電源（SMPS）的設計與評估過程中，找到合適的評估工具至關重要。今天，我們就來深入了解一下NXP的TEA2093DB2202同步整流評估板，看看它能為我們的工作帶來哪些便利。

文件下載：NXP Semiconductors TEA2093DB2202評估板.pdf

一、重要提示與安全警告

1. 重要提示

這個評估板僅用于工程開發或評估目的，它不是最終的參考設計，最終應用的性能很大程度取決于印刷電路板布局、散熱設計以及電源濾波、瞬態抑制和I/O信號質量等因素。同時，由于產品的開放性結構，用戶需要自行做好防靜電措施。大家在使用時一定要注意這些要點，避免因疏忽導致不必要的問題。思考一下，你在以往的評估板使用中，是否遇到過因忽視這些因素而導致的性能問題呢？

2. 安全警告

該評估板由交流市電供電，在連接市電和運行期間切勿觸摸，在非實驗室環境中使用時必須配備隔離外殼，并且建議使用固定或可變變壓器實現與市電相位的電氣隔離。畢竟安全無小事，我們在操作過程中一定要時刻牢記這些安全準則。

二、評估板概述

1. 適用人群與用途

TEA2093DB2202評估板及其用戶手冊主要面向參與開關電源評估和設計的工程師，可用于替換現有不對稱半橋拓撲SMPS的二次側整流部分。

三、準備工作

1. 包裝內容

評估板盒子里包含TEA2093DB2202評估板，它采用單層板設計，集成了TSOP - 6封裝的TEA2093TS和TDSON - FL封裝的MOSFET（典型 $R_{DSon}$ 為2.3 mΩ），還可使用TO - 220 MOSFET替換已安裝的MOSFET Q4。

2. 額外硬件

評估板需要放置在現有的SMPS上使用，具體細節可參考后續章節。

四、硬件了解

1. 整體概述

評估板包含TSOP - 6封裝的TEA2093TS SR控制器和100 V的TDSON - FL封裝MOSFET，用于替換不對稱半橋拓撲SMPS的二次側整流部分。TEA2093TS是專為不對稱半橋轉換器二次側同步整流設計的控制器IC，能產生自身電源電壓或使用外部施加電壓，適用于多種應用場景，如電池充電、無輔助繞組的高端整流等。

2. 主要特性

• 易于替換二次側整流器。
• 集成100 V/2.7 mΩ MOSFET。
• 低輸出電壓（CC模式）的低端整流自供電。
• 無需輔助繞組的高端整流自供電。
• 可與標準電平或邏輯電平的SR MOSFET配合使用。

  3. 框圖與板級描述

  從TEA2093TS的框圖可以看出其內部結構。評估板上，TEA2093TS作為受控放大器，輸入是DRAIN和SOURCE引腳之間的電壓差，輸出是相應的柵極驅動信號，在整流階段將源 - 漏電壓差調節到37 mV。為方便單面電路板布局，添加了電阻R1和R2（阻值范圍0 Ω - 10 Ω），默認安裝的TDSON - FL MOSFET Q4使用0 Ω柵極電阻（R1），也可安裝帶柵極電阻R2的TO220 MOSFET Q5。電容C1和C2是TEA2093TS的 $V{CC}$ 去耦電容，C2為100 nF以確保二次沖程期間有足夠的充電功率驅動外部MOSFET，C1用于防止 $V{CC}$ 電源產生不必要的振蕩。此外，還預留了緩沖器R3/C3的位置，可根據MOSFET漏源連接上是否出現高壓尖峰來決定是否添加。為實現低端或高端連接的最佳配置，添加了跳線JP1和JP2。大家在實際設計中，會如何根據這些特性來選擇合適的配置呢？

五、硬件配置

1. 低端同步整流連接

評估板需集成到現有的不對稱半橋SMPS中。在低端同步整流應用中，根據輸出電壓 $V{out}$ 的不同，有不同的配置方式。當 $V{out}≥4.7 V$ 時，TEA2093TS使用XV引腳的電壓作為電源；當 $V{out}<4.7 V$（CC模式）時，使用漏極輸入的脈沖電壓為CAP引腳生成電壓。在CV模式下（$V{out}≥4 V$），可將CAP引腳直接連接到XV引腳以獲得額外的柵極驅動電壓，提高效率，但要注意TEA2093TS引腳的最大電壓額定值（Pins XV和CAP為38 V，Pin DRAIN為120 V）。

2. 高端同步整流連接

在高端同步整流應用中，有自供電和使用額外輔助繞組供電兩種配置方式。自供電時，TEA2093TS從DRAIN輸入的脈沖電壓獲取電源，內部調節器將脈沖轉換為約9 V的穩壓直流電壓；使用輔助繞組供電可實現高端應用的最佳效率，當輔助電壓在多輸出應用中降至4 V以下時，TEA2093TS會自行產生電源電壓，維持CAP引腳的最小供電為4 V。同樣，要注意引腳的最大電壓額定值。

六、原理圖、布局與物料清單

1. 原理圖

評估板的原理圖展示了其電路結構，為我們理解電路工作原理提供了重要依據。

2. 物料清單（BOM）

3. 布局

良好的布局對于評估板的性能至關重要。要遵循以下原則：盡量縮短DRAIN引腳到MOSFET漏極、SOURCE引腳到MOSFET源極、GATE引腳到MOSFET柵極的走線長度；減小DRAIN引腳到MOSFET漏極、漏極到源極、源極到SOURCE引腳形成的回路面積，避免回路與電源走線重疊和交叉；為XV和GND引腳使用單獨干凈的走線，如有可能在IC下方使用小接地平面以改善散熱；將電容C1和C2靠近IC放置。大家在布局時，有沒有什么獨特的技巧來滿足這些要求呢？

七、其他信息

1. 縮寫說明

文檔中使用的縮寫，如CC（恒流）、CV（恒壓）、MOSFET（金屬 - 氧化物 - 半導體場效應晶體管）、SMPS（開關電源）、SR（同步整流器）等，方便我們理解文檔內容。

2. 參考文獻

提供了TEA2093TS的數據手冊，可進一步了解該控制器的詳細信息。

3. 法律信息

包括文檔狀態定義、免責聲明、商標說明等內容，提醒我們在使用過程中需要注意的法律問題。

總之，TEA2093DB2202同步整流評估板為開關電源的二次側整流設計和評估提供了一個便捷的平臺。希望通過這篇文章，能幫助大家更好地了解和使用這個評估板，在實際設計中發揮出它的優勢。讓我們一起不斷探索，提升電源設計的水平！