深入解析TPS65135：單電感多輸出調節器的卓越性能與應用

在電子設計領域，電源管理芯片的性能直接影響著整個系統的穩定性和效率。今天，我們將深入探討德州儀器（TI）的TPS65135單電感多輸出調節器，它在電源管理方面展現出了獨特的優勢。

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一、產品特性亮點

1. 拓撲結構與輸入范圍

TPS65135采用單電感多輸出（SIMO）拓撲結構，輸入電壓范圍為2.5 - 5.5V，這使得它能夠適應多種電源環境，無論是電池供電還是其他電源輸入都能穩定工作。

2. 輸出能力

它能夠提供高達750mW的輸出功率（在(V_{1}=2.9V)時），正輸出電壓最高可達6V，負輸出電壓最低可達 -7V，并且輸出電壓精度高達1%，能滿足大多數應用對電壓精度的要求。

3. 其他特性

允許高達50%的輸出電流不匹配，具有出色的線性調節能力。采用先進的節能模式，在輕載時能有效提高效率，同時具備低噪聲運行和音頻外模式，避免對音頻信號產生干擾。還配備了短路保護和熱關斷功能，增強了產品的可靠性。此外，它采用3mm × 3mm的薄型QFN封裝，節省了電路板空間。

二、應用領域廣泛

1. 顯示電源

適用于AMOLED顯示屏和LCD顯示屏的電源供應，為顯示設備提供穩定的電源，確保顯示效果的清晰和穩定。

2. 分軌電源

可作為運算放大器、數據轉換器、數據接口等的分軌電源，滿足不同電路對正負電源的需求。

三、產品詳細描述

1. 工作原理

TPS65135是一款高效的分軌電源，通過SIMO拓撲結構，僅需很少的外部組件。它采用升降壓拓撲，能夠在輸入電源電壓之上或之下產生正、負輸出電壓。這種拓撲結構在移動通訊系統中尤為重要，例如在發射期間，能有效避免因輸入電壓變化而對手機顯示屏造成干擾。

2. 引腳配置與功能

該芯片采用16引腳的WQFN封裝，各引腳具有明確的功能。例如，EN引腳用于使能設備，通過拉高該引腳可開啟設備，且該引腳內部有500kΩ的下拉電阻；FB和FBG引腳分別為正、負輸出電壓軌的反饋調節點；L1和L2為電感端子等。

四、規格參數詳解

1. 絕對最大額定值

在不同引腳的電壓、工作結溫、環境溫度和存儲溫度等方面都有明確的限制。例如，VIN、EN、VAUX、FB、OUTP、L2等引腳的電壓范圍為 -0.3 - 7V，L1、OUTN引腳的電壓范圍為 -8 - 7V等。超出這些額定值可能會對設備造成永久性損壞。

2. ESD額定值

具備一定的靜電放電保護能力，人體模型（HBM）為±2000V，帶電設備模型（CDM）為±1000V，機器模型（MM）為±200V。

3. 推薦工作條件

輸入電壓范圍為2.5 - 5.5V，輸出電流不匹配范圍為0.5 - 2，輸出功率在(V{I}=2.9V)、(V{O(POS)} - V_{O(NEG)} ≤ 10V)時可達750mW。同時，對電感、輸入電容、輸出電容等外部元件的參數也有推薦值。

五、典型應用設計

1. 設計要求

以±5V的AMOLED顯示電源應用為例，輸入電源電壓范圍為2.5 - 5.5V，正輸出電壓為5V，負輸出電壓為 -5V，最大正、負輸出電流均為80mA。

2. 元件選擇

• 電感：TPS65135內部補償，使用2.2μH的電感效果最佳。電感的選擇對效率、線性和負載瞬態響應以及最大輸出電流有很大影響。推薦了多種不同品牌和型號的2.2μH電感，如TOKO DFE252010C、Coilcraft XFL2006 - 222等。
• 輸入和輸出電容：通常需要10μF的陶瓷輸入電容，以降低輸入電壓紋波；輸出電容一般4.7μF即可滿足大多數應用，也可使用更大值來改善負載和線性瞬態響應。文中推薦了Murata、Taiyo Yuden等品牌的相關電容。
• 反饋電阻：通過公式計算合適的反饋電阻值，以設置輸出電壓。例如，計算得出R2為120kΩ時，R1約為363.9kΩ，取最接近的1%公差標準值365kΩ；R3約為483.9kΩ，取487kΩ。

六、布局與支持信息

1. 布局指南

為了實現TPS65135的最佳性能，布局時應遵循一些基本原則。例如，盡量在頂層路由不連續的開關電流，使用短而寬的走線以減少雜散電感和電阻；將電容和電感盡可能靠近相應的引腳放置；使用銅箔作為熱擴散器，并通過最大數量的熱過孔連接到裸露的散熱焊盤等。

2. 設備與文檔支持

德州儀器提供了豐富的設備支持和文檔更新通知服務。用戶可以通過ti.com的設備產品文件夾注冊，接收產品信息變更的每周摘要。此外，還提供了TI E2E?在線社區和設計支持等資源，方便工程師交流和獲取幫助。

TPS65135單電感多輸出調節器憑借其獨特的拓撲結構、出色的性能和廣泛的應用領域，為電子工程師在電源管理設計方面提供了一個優秀的選擇。在實際應用中，合理選擇外部元件和優化布局，能夠充分發揮該芯片的優勢，實現高效、穩定的電源供應。你在使用類似電源管理芯片時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享交流。