TPS62830x同步降压转换器技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments TPS62830x同步降压式转换器是一款易于使用的直流/直流转换器,具有低静态电流和1%精度。 这些转换器基于CS-Control™ 拓扑,可提供快速瞬态响应和较小的输出电容。TPS62830x转换器具有内部基准,可以1%的高反馈电压精度将输出电压调节到0.5V以下。这些转换器在-40°C至125°C温度范围内工作,采用两种引脚对引脚兼容封装。TPS62830x转换器具有一个MODE引脚,用于控制器件的工作模式,省电模式可保持高效率,从而延长系统电池的运行时间。

数据手册:*附件:Texas Instruments TPS62830x同步降压转换器数据手册.pdf

在故障保护方面,TPS62830x转换器提供HICCUP短路保护和热关断功能。这些转换器采用8引脚1mm x 2mm QFN封装和8引脚1.6mm x 2.1mm SOT583封装。典型应用包括固态硬盘、便携式电子产品、模拟安防摄像头和IP网络摄像头、工业电脑、工厂自动化和控制、ASIC、SoC、MCU电源和通用负载点。

特性

  • 可用作集成电感器电源模块
  • 2.25V 到 5.5V 的输入电压范围
  • 可调输出电压:0.5V至4.5V
  • 1% FB电压精度(-40 °C至125 °C T J
  • 2MHz切换频率
  • 35mΩ和18mΩ内部功率MOSFET
  • DCS控制拓扑结构
  • 优化的EMI性能
  • 有助于达到CISPR 11/32合规:
    • 集成片上噪声滤波电容器
    • 可根据CISPR进行测量
  • 出色的瞬态响应
  • 用于选择导通模式的MODE引脚
  • 支持1.2V GPIO
  • 100%低压差占空比
  • 有源输出放电
  • 电源正常状态输出
  • 热关断保护
  • 实现跳闸或闭锁的OCP/OVP
  • 可提供PSpice和SIMPLIS型号

功能框图

同步降压

典型应用图

同步降压

TPS62830x同步降压转换器技术解析与应用指南

一、关键特性

  • 超低静态电流:仅7μA(典型值)
  • 2MHz固定开关频率
  • 集成35mΩ(高边)和18mΩ(低边)MOSFET
  • 可调输出电压范围:0.5V至4.5V
  • 优化的EMI性能,便于通过CISPR 11/32认证
  • 提供Power-Good信号和热保护功能

二、核心技术解析

1. DCS-Control拓扑优势

TPS62830x采用的DCS-Control技术结合了PWM和PFM模式的优点:

  • 在中高负载时工作在PWM模式(连续导通模式)
  • 轻载时自动切换至PFM模式(断续导通模式)
  • 提供快速瞬态响应,可使用小型输出电容

2. 工作模式控制

通过MODE引脚可选择工作模式:

  • 低电平‌:自动模式(PWM/PFM自动切换)
  • 高电平‌:强制PWM模式(适合要求低纹波的应用)

在90%以上占空比时,器件将保持PWM模式以确保输出稳定。

三、典型应用设计

1. 外围元件选型指南

电感选择‌:

  • 推荐值:0.24μH(优化瞬态响应)或0.47μH(优化尺寸)
  • 饱和电流应比最大电感电流高20-30%
  • 典型推荐型号:XGL4015-471ME(Coilcraft)

输出电容‌:

  • 最小有效电容:12μF(L≥0.47μH)或22μF(L=0.24μH)
  • 建议使用低ESR陶瓷电容(X7R/X5R介质)
  • 典型配置:2×10μF并联(GRM188Z71A106KA73D)

输入电容‌:

  • 最小3μF,高阻抗源建议≥10μF
  • 布局时应尽量靠近VIN和GND引脚

四、EMI优化设计

TPS62830x通过多项技术创新实现优异的EMI性能:

  1. 集成片上滤波电容,减少寄生参数
  2. 优化的栅极驱动技术,平滑供电电压
  3. 开关节点电压控制,减少电压过冲

实测数据显示其辐射EMI性能可满足CISPR11 Class A/B标准要求。为获得最佳EMI性能,PCB布局应注意:

  • 电源走线尽量短而宽
  • 敏感信号线(如FB)远离SW节点
  • 采用推荐的接地方案

五、保护功能详解

  1. 过流保护‌:
    • 逐周期电流限制
    • 提供hiccup和latch-off两种保护模式可选
    • 高边峰值电流限制:1.8A-7A(依型号不同)
  2. 热保护‌:
    • 热关断阈值:150°C(典型值)
    • 迟滞:20°C
  3. 欠压锁定(UVLO) ‌:
    • 上升阈值:2.05V-2.25V
    • 迟滞:90mV-120mV

六、应用场景推荐

  1. 固态硬盘(SSD) ‌:利用其小尺寸和高效率特性
  2. 工业PC和自动化设备‌:凭借宽温度范围(-40°C至125°C)和可靠性
  3. 便携式电子产品‌:低静态电流延长电池续航
  4. ASIC/SoC供电‌:精确的电压调节能力
  5. 网络摄像头‌:优化的EMI性能减少干扰
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