德州仪器TPSM843B22 SWIFT™降压电源模块技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments TPSM843B22 SWIFT™降压电源模块是一款高效18V、25A同步降压模块,采用内部补偿的定频高级电流模式 (ACM) 控制架构。尽管器件始终处于FCCM模式运行,但它可产生0.5V至7V输出电压。该器件可提供高效率,且运行时的开关频率高达2.2MHz。Texas Instruments TPSM843B22采用6.5mm x 7.5mm x 4mm包覆成型封装,因此非常适合用于需要小解决方案尺寸的设计。其他特性包括高精度电压基准、可选软启动时间、单调启动至预偏置输出、可选电流限制、通过EN引脚可调UVLO以及一整套故障保护。

数据手册:*附件:Texas Instruments TPSM843B22 SWIFT™降压电源模块数据手册.pdf

特性

  • 固定频率、内部补偿、高级电流模式 (ACM) 控制
  • 集成6.5mΩ和2mΩ MOSFET、电感器和基本无源元件
  • 输入电压范围:4V至18V
  • 输出电压范围:0.5V至7V
  • 真差分遥感放大器 (RSA)
  • 三个可选PWM斜坡选项,优化控制环路性能
  • 五个可选开关频率(500kHz、750kHz、1MHz、1.5MHz和2.2MHz)
  • 可与外部时钟同步
  • 电压基准精度:0.5V、±0.5%(整个温度范围内)
  • 1ms、2ms、4ms和8ms可选软启动时间
  • 单调启动至预偏置输出
  • 使能,带可调输入欠压闭锁
  • 电源正常输出监视器
  • 输出过压、输出欠压、输入欠压、过流和过热保护
  • 工作结温范围:–40°C至125°C
  • 6.5mm × 7.5mm × 4.0mm、25引脚包覆成型QFN封装
  • 无铅(符合RoHS标准)
  • 与16A - TPSM843A26和12A - TPSM843A22引脚兼容

应用

  • 无线和有线通信基础设施设备
  • 光学和光纤网络
  • 测试与测量
  • 医疗和保健

功能框图

ACM

德州仪器TPSM843B22 SWIFT™降压电源模块技术解析与应用指南

一、产品概述

德州仪器(TI)的TPSM843B22是一款高集成度的同步降压电源模块,采用先进的电流模式(ACM)控制架构,集成了功率MOSFET、电感和基本无源元件。该模块具有以下核心特性:

  • 宽输入电压范围‌:4V至18V
  • 高输出电流能力‌:连续20A/峰值30A
  • 可调输出电压‌:0.5V至7V
  • 高效率设计‌:最高效率达95%
  • 紧凑封装‌:6.5mm×7.5mm×4.0mm 25引脚QFN封装

二、核心技术特性

2.1 先进电流模式控制

TPSM843B22采用固定频率的内部补偿ACM控制架构,具有以下优势:

  • 无需复杂的外部补偿设计
  • 支持使用低ESR陶瓷输出电容
  • 内置斜坡生成网络提高噪声抗扰度
  • 三种可选斜坡优化控制环路性能

2.2 集成功率级

模块集成了:

  • 6.5mΩ高边MOSFET和2mΩ低边MOSFET
  • 330nH功率电感
  • 基本无源元件
  • 内部0.1μF BOOT电容和2.2μF BP5电容

2.3 可编程特性

  • 开关频率‌:500kHz/750kHz/1MHz/1.5MHz/2.2MHz五档可选
  • 软启动时间‌:1ms/2ms/4ms/8ms四档可选
  • 电流限制‌:高/低两档设置(29A/23A高边限值)

三、典型应用设计

3.1 1.0V/20A应用示例

  • 输入电压‌:12V(4.1-18V范围)
  • 开关频率‌:1MHz(RFSEL=11.8kΩ)
  • 输出电容‌:4×100μF陶瓷电容(有效容值380μF)
  • 环路补偿‌:2pF斜坡(RMSEL=4.87kΩ)+100pF前馈电容
  • 效率表现‌:12V输入时峰值效率>90%

3.2 热设计考虑

在25°C环境温度,12V输入,1V/20A输出条件下:

  • 模块表面温度约85°C
  • 热阻参数:
    • θJA=13.2°C/W
    • ψJT=0.3°C/W
    • ψJB=5.5°C/W

四、保护功能

4.1 电流保护

  • 高边峰值电流限制(29A/23A可选)
  • 低边谷值电流限制(22A/17.6A可选)
  • 负电流限制(-7A)

4.2 其他保护

  • 输入欠压锁定(UVLO)
  • 输出过压/欠压保护
  • 过热关断(165°C)
  • 电源良好(PG)监控

五、应用领域

  1. 通信基础设施‌:
    • 无线基站电源
    • 光网络设备
  2. 工业自动化‌:
    • PLC控制系统
    • 伺服驱动器
  3. 测试测量设备‌:
    • 仪器仪表电源
    • 自动化测试系统
  4. 医疗设备‌:
    • 便携式医疗仪器
    • 成像系统电源
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