TPSM265R1：小身材大能量的電源模塊

作為一名電子工程師，我們在設計中常常尋覓一款合適的電源模塊，以滿足復雜多變的應用需求。今天我要為大家詳細介紹 TI 公司的 TPSM265R1，一款性能卓越的 65-V 輸入、100-mA 電源模塊。

文件下載：tpsm265r1.pdf

產品特性亮點多

電壓范圍與輸出選擇靈活

TPSM265R1 具備 3 V 至 65 V 的寬輸入電壓范圍，這意味著它能適應多種不同的電源環境。輸出電壓方面，提供了可調 1.223 V 至 15 V 以及固定 3.3 V 或 5 V 多種選擇，最大輸出電流可達 100 mA，能滿足眾多不同負載的供電需求。想想看，在不同的項目中，只需一款模塊就能靈活適配各種電壓需求，是不是很方便？

低功耗與高精度并存

它的靜態電流僅為 10.5 μA，有助于降低系統功耗，延長電池使用壽命。內部電壓參考精度高達 ±1%，能為負載提供穩定的電源。在對功耗和精度要求都很高的項目中，TPSM265R1 無疑是一個絕佳的選擇。你有沒有遇到過因電源精度不夠而導致系統性能不穩定的情況呢？

優秀的電磁兼容性

采用 PFM 模式工作，并具備主動轉換速率控制，有效降低 EMI，滿足 CISPR11（EN55011）EMI 標準。這對于對電磁兼容性要求嚴格的應用場景，如工業控制、通信設備等，尤為重要。畢竟，良好的電磁兼容性可以減少對其他設備的干擾，提高整個系統的穩定性。

完善的保護與監控功能

具備熱關斷保護和遲滯功能，能在溫度過高時自動保護芯片；還有電源正常標志（Power-good flag），方便監控輸出電壓狀態；精確使能和輸入欠壓鎖定（UVLO）帶遲滯功能，可根據需求定制電源的啟動和關閉條件。這些保護和監控功能，就像是給電源模塊加上了一層堅固的護盾，讓系統運行更加可靠。

小巧封裝與設計便利

其封裝尺寸僅為 2.8-mm x 3.7-mm x 1.9-mm，適合空間受限的應用。同時，還可以使用 WEBENCH? Power Designer 創建定制的穩壓器設計，大大縮短了設計周期。在如今追求小型化和高效設計的時代，這樣的特性無疑是工程師們的福音。

廣泛的應用領域

TPSM265R1 的特性決定了它擁有廣泛的應用范圍。在現場變送器和過程傳感器、位置和接近傳感器、PLC、DCS 和 PAC 等工業控制領域，以及伺服驅動電源模塊、負輸出應用等方面都能大顯身手。它就像是一個多面手，能夠適應不同領域的電源需求。

詳細的技術剖析

功能框圖與工作原理

TPSM265R1 是一款易于使用的同步降壓 DC-DC 電源模塊，集成了控制器、MOSFET 和輸出電感器。它采用脈沖頻率調制（PFM）模式工作，在輕載時能提供最佳效率，且無需環路補償，具有出色的線路和負載瞬態響應。從功能框圖中可以看到，它包含了熱關斷、使能、電流限制、零交叉檢測等多個關鍵模塊，共同協作確保電源的穩定輸出。

引腳配置與功能

該模塊采用 10 引腳 uSiP 外露散熱焊盤 SIL-10C 封裝，每個引腳都有其特定的功能。例如，VOUT 是輸出電壓引腳，連接到內部輸出電感器，需連接外部輸出電容和負載；SS 是軟啟動編程引腳，可通過連接不同的電容或電阻來調整輸出電壓的上升時間；EN 是使能引腳，用于控制模塊的開啟和關閉。了解這些引腳的功能和使用方法，對于正確設計電路至關重要。

關鍵特性詳細解讀

1. 可調輸出電壓：有固定 3.3 V、5 V 和可調 1.223 V 至 15 V 三種電壓反饋選項。對于可調電壓選項，可通過外部電阻分壓器來設置輸出電壓，計算公式為 (R{FBB}=frac{1.223}{V{OUT } - 1.223} × R{FBT})，推薦 (R{FBT}) 為 100 kΩ。在實際設計中，合理選擇電阻值可以精確調整輸出電壓。
2. 電容選擇：輸入電容方面，該模塊至少需要 1 μF 的陶瓷電容，推薦使用高質量的 X5R 或 X7R 電容，并根據應用需求增加額外電容。輸出電容至少需要 10 μF 的陶瓷電容，同樣可根據負載情況適當增加。合適的電容選擇能夠保證電源的穩定性和可靠性。
3. 精確使能、欠壓鎖定和遲滯：EN 引腳可實現精確的通斷控制，內部具有欠壓鎖定（UVLO）電路。若需要更高的 UVLO 閾值，可通過電阻分壓器連接到 EN 引腳進行調整。同時，還可以使用 HYS 引腳獨立編程遲滯電壓，以滿足特定的電源啟動和關閉要求。
4. PFM 模式：工作在 PFM 模式下，該模塊作為遲滯電壓調節器，在上下反饋調節閾值內工作，具有典型 10 mV 的遲滯。它會提供必要的開關脈沖為輸出電容充電，隨后進入睡眠模式，大部分內部電路關閉，此時電流消耗接近睡眠靜態電流 10.5 μA。這種模式在輕載時能有效提高效率，降低功耗。
5. 電源正常（PGOOD）：PGOOD 信號用于指示輸出電壓是否在規定范圍內，可用于輸出監控、故障保護或下游轉換器的啟動排序。它是一個開漏輸出，需要上拉電阻連接到不大于 12 V 的直流電源。當輸出電壓超過設定值的 94% 時，PGOOD 可被上拉為高電平；當 FB 電壓低于設定值的 87% 時，PGOOD 被拉低。
6. 可配置軟啟動：SS 引腳提供了靈活的軟啟動控制功能。將 SS 引腳懸空可啟用 900 μs 的內部軟啟動；連接外部電容 (C{SS}) 可增加軟啟動時間，計算公式為 (C{SS}[nF]=8.1 cdot t_{SS}[ms])；連接 100-kΩ 電阻到 GND 可禁用軟啟動電路。軟啟動功能可以防止電源開啟時的浪涌電流，保護電路元件。
7. 過流保護和熱關斷：采用逐周期電流限制來保護模塊免受過大電流的影響。當出現過流情況時，輸出電壓會降低。熱關斷功能在結溫超過 170°C（典型值）時會關閉器件，當結溫降至 160°C（典型值）時重新啟動，有效防止芯片因過熱而損壞。

應用設計指導

設計流程

在設計應用電路時，我們可以使用 WEBENCH? Power Designer 來簡化設計過程。首先輸入輸入電壓、輸出電壓和輸出電流等要求，然后通過優化器調整關鍵參數，如效率、尺寸和成本。設計完成后，還可以進行電氣和熱仿真，導出原理圖和布局到常用的 CAD 格式，并打印 PDF 報告與同事分享。

典型應用示例

以一個 24 V 輸入、5 V 輸出、100 mA 負載的設計為例，詳細介紹設計步驟。

1. 輸出電壓設置：根據公式計算 (R_{FBB}) 為 32.38 kΩ，選擇最接近的標準值 32.4 kΩ。
2. 電容選擇：輸入電容選擇 1 μF、50 V 的陶瓷電容，輸出電容選擇 10 μF、16 V 的陶瓷電容。
3. UVLO 編程：通過電阻分壓器將 UVLO 提高到 7 V，(R{UV1}=100 kΩ)，(R{UV2}=21.0 kΩ)，(R_{HYS}=0)。
4. 軟啟動設置：將 SS 引腳懸空，實現 900 μs 的軟啟動時間。

布局建議

PCB 布局對開關電源的性能至關重要。為了實現最佳的電氣和熱性能，建議使用大面積的銅箔作為電源平面，連接所有 GND 引腳，將陶瓷輸入和輸出電容靠近器件引腳，(R{FBT}) 和 (R{FBB}) 盡量靠近相應引腳，并使用多個過孔連接電源平面到內部層。合理的布局可以減少傳導損耗和電磁干擾，提高電源的穩定性。

總結

TPSM265R1 以其寬輸入電壓范圍、靈活的輸出選擇、低功耗、高精度、完善的保護功能和小巧的封裝等優點，成為眾多應用場景下電源設計的理想選擇。通過合理的設計和布局，我們可以充分發揮其性能優勢，為電子系統提供穩定可靠的電源。在未來的設計中，不妨考慮一下這款優秀的電源模塊，相信它會給你帶來驚喜。你在使用電源模塊時有什么獨特的經驗或遇到過什么難題嗎？歡迎在評論區分享交流。