TPS748A 1.5A可编程软启动低压差线性稳压器技术解析

描述

Texas Instruments TPS748A/TPS748A-Q1低压差 (LDO) 线性稳压器为各种应用提供简单易用、稳健可靠的电源管理解决方案。用户可编程软启动通过减少启动时的电容性浪涌电流,最大限度地减少对输入电源的压力。软启动是单调的,设计用于为许多不同类型的处理器和特定应用集成电路 (ASIC) 供电。使能输入和电源良好输出可以方便地与外部稳压器进行排序。这种完全的灵活性能够实现对解决方案的设置,使其满足现场可编程门阵列 (FPGA)、数字信号处理器 (DSP) 和其他具有特殊启动要求的应用程序的排序要求。

数据手册:

*附件:TPS748A数据表.pdf

*附件:TPS748A-Q1数据表.pdf

精密参考和误差放大器在负载、线路、温度范围内以及整个过程中提供0.85%的精度。该器件搭配任何大于或等于10µF的电容器都能稳定工作。它也完全额定用于-40°C至+125°C的结温 (T J ) 范围。Texas Instruments TPS748A/TPS748A-Q1采用小型3mm × 3mm VSON-10封装,形成了高度紧凑的总解决方案尺寸。TPS748A-Q1器件符合AEC-Q100标准,适用于汽车应用。

特性

  • VOUT 范围:0.8V至3.6V
  • 超低VIN 范围:0.8V至6.0V
  • VBIAS 范围:2.7V至6.0V
  • 低压差:75mV(1.5A,VBIAS = 5V时的典型值)
  • 电源良好 (PG) 输出,允许电源监控或为其他电源提供排序信号。
  • 在整个负载、线路和温度范围内的精度为±0.85%
  • 可编程软启动提供线性电压启动
  • V BIAS ,允许低VIN 操作,具有良好的瞬时响应
  • 与任何 ≥10µF的输出电容器稳定工作
  • 采用小型3mm × 3mm × 1mm VSON-10封装

功能框图

ldo

TPS748A 1.5A可编程软启动低压差线性稳压器技术解析

一、核心特性与应用场景

TPS748A是德州仪器(TI)推出的高性能低压差线性稳压器(LDO),具有1.5A输出能力和可编程软启动功能。该器件采用先进的NMOS拓扑结构,在紧凑的3mm×3mm VSON-10封装中实现了卓越的性能。

关键参数特性‌:

  • 超宽输入电压范围‌:0.8V至6.0V(VBIAS:2.7V至6.0V)
  • 输出电压范围‌:0.8V至3.6V(可调版本)
  • 低压差性能‌:75mV典型值@1.5A(VBIAS=5V时)
  • 高精度输出‌:0.85%精度(涵盖线路、负载和温度变化)
  • 可编程软启动‌:通过外部电容配置启动时间
  • 电源良好(PG)输出‌:支持电源监控和系统时序控制

典型应用领域‌:

  • 工业电子‌:PLC模块、工业传感器供电
  • 通信设备‌:基站射频单元、光模块电源
  • 计算系统‌:FPGA/DSP辅助电源、内存供电
  • 汽车电子‌:信息娱乐系统、ADAS传感器

二、架构设计与功能模块

1. 创新性双电源架构

TPS748A采用独特的‌双电源输入设计‌:

  • VIN引脚‌:主功率输入,直接驱动NMOS功率管
  • VBIAS引脚‌:为误差放大器、基准源等控制电路供电

这种架构允许在极低输入电压(0.8V)下仍能保持良好性能,同时通过独立偏置电源优化了压差特性。

2. 关键功能模块

功率级‌:

  • 集成NMOS功率晶体管(RDS(on)典型值2.2mΩ/1.3mΩ)
  • 支持高达1.5A连续输出电流

控制环路‌:

  • 精密带隙基准源(0.8V±0.5%)
  • 高增益误差放大器
  • 内部补偿网络(稳定支持≥10μF陶瓷电容)

保护电路‌:

  • 混合式折返限流(ICL=2.3A-3.1A)
  • 热关断保护(TSD=165℃)
  • 输入欠压锁定(UVLO)

三、关键外围元件选型

1. 电容选择指南

电容位置最小值推荐值类型要求
输入(CIN)1μF10μFX5R/X7R陶瓷
偏置(CBIAS)0.1μF4.7μFX5R/X7R陶瓷
输出(COUT)10μF22μF低ESR陶瓷
软启动(CSS)1nF10nF常规陶瓷

特殊说明‌:当VIN与VBIAS连接同一电源时,总输入电容需≥4.7μF

2. 热设计考虑

在1.5A满载时:

  • 最大功耗PD = (VIN - VOUT) × IOUT
  • VSON封装热阻:θJA=47.2℃/W
  • 建议PCB布局:
    • 使用2oz铜厚
    • 热焊盘下方布置过孔阵列
    • 最小铜面积≥275mm²(小型化设计)

四、PCB布局指南

1. 层叠建议(4层板)

  • 顶层‌:功率走线及关键元件
  • 内层1‌:完整地平面
  • 内层2‌:VIN电源层
  • 底层‌:辅助地及测试电路

2. 关键布局规则

  1. 功率路径‌:
    • 输入/输出电容尽量靠近相应引脚
    • 使用宽铜皮连接SW节点
  2. 地系统‌:
    • 采用单点星型接地
    • 热焊盘通过多个过孔连接至地层
  3. 信号隔离‌:
    • FB走线远离高频噪声源
    • PG信号加适当滤波

五、故障排查与调试

1. 常见问题解决方案

现象可能原因解决措施
启动失败EN信号时序不当确认满足VBIAS→VIN→EN序列
输出电压不稳输出电容ESR过高更换低ESR陶瓷电容
过热保护散热不足或过载检查铜面积/负载电流
PG信号异常上拉电阻不合适调整为10kΩ-100kΩ

2. 测试点建议

  • 输入监测‌:VIN与PGND之间
  • 输出监测‌:VOUT与PGND之间
  • 开关节点‌:功率管漏极
  • 反馈信号‌:FB引脚电压
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