Texas Instruments TPSM8291x同步降压转换器模块是一款低噪声、低纹波降压模块，集成了铁氧体磁珠滤波器补偿功能。该模块是 固定频率电流模式转换器模块，具有滤波内部基准，可实现类似于低噪声LDO的低噪声输出。TPSM8291x 模块通过使用2.2MHz或1MHz开关频率和集成2.2μH电感器实现低输出电压纹波。该转换器模块用于电信基础设施、测试和测量、航空航天与国防（雷达和航空电子）以及医疗应用。

数据手册：*附件：Texas Instruments TPSM8291x同步降压转换器模块数据手册.pdf

特性

• 低输出噪声：< 20μV RMS （100Hz至100kHz频率范围）
• 低输出电压纹波：< 10μV RMS （在铁氧体磁珠后）
• 高PSRR：>65dB（高达100kHz）
• 2.2MHz或1MHz固定频率峰值电流模式控制
• 与外部时钟同步（可选）
• 集成环路补偿支持第二级L-C滤波器用铁氧体磁珠，具有30dB衰减（可选）
• 扩频调制（可选）
• 输入电压范围：3.0V至17V
• 输出电压范围：0.8V - 5.5V
• RDSon ：57mΩ/20mΩ
• 输出电压精度：±1%
• 精密使能输入支持
  • 用户定义的欠压锁定
  • 精确排序
• 可调节软启动
• 电源良好输出
• 输出放电（可选）
  • 结温范围：–40°C至125°C
  • • ET版本：–55°C至125°C

框图

低噪声低纹波同步降压转换器模块TPSM8291x的技术解析与应用

产品概述

德州仪器(TI)推出的TPSM8291x系列是一款高效率、低噪声、低纹波的电流模式同步降压电源模块，输入电压范围3V至17V，输出电流能力2A/3A(分别为TPSM82912和TPSM82913型号)。该系列特别适合对电源噪声敏感的应用场景，如高速ADC、时钟和抖动清除器、串行器/解串器以及雷达系统等传统上需要使用LDO进行后级调节的场合。

核心特性

1. ‌卓越的噪声性能‌：
   • 输出噪声<20μVRMS(100Hz至100kHz带宽)
   • 使用铁氧体磁珠后输出纹波<10μVRMS
   • 电源抑制比(PSRR)>65dB(最高至100kHz)
2. ‌灵活的配置选项‌：
   • 可选的2.2MHz或1MHz固定开关频率
   • 支持外部时钟同步
   • 集成环路补偿，支持第二级L-C滤波器(铁氧体磁珠)
3. ‌宽范围工作能力‌：
   • 输入电压范围：3.0V至17V
   • 输出电压范围：0.8V至5.5V
   • 工作温度范围：-40°C至125°C(-ET版本支持-55°C至125°C)
4. ‌高精度控制‌：
   • 输出电压精度±1%
   • 精确的使能输入，支持用户自定义欠压锁定(UVLO)
   • 可调软启动功能

技术细节解析

1. 噪声抑制机制

TPSM8291x通过三重技术实现超低噪声：

• ‌集成基准电压滤波‌：在NR/SS引脚集成220nF电容，可外接额外电容(最大3.3μF)进一步降低低频噪声
• ‌高频开关设计‌：2.2MHz/1MHz开关频率将噪声推向更高频段
• ‌可选二级滤波‌：内部补偿支持添加第二级L-C滤波器(铁氧体磁珠+电容)，可提供额外30dB衰减

测试数据显示，在12V输入、1.2V输出、1MHz开关频率配置下：

• 单级滤波输出纹波：约280μVRMS
• 添加第二级滤波后：降至约9μVRMS

2. 扩展频谱调制(SSM)

TPSM8291x提供两种扩展频谱调制模式，通过S-CONF引脚选择：

• ‌三角波调制‌：基于开关频率调制，1MHz时产生1.9kHz调制，2.2MHz时产生4.3kHz调制
• ‌随机调制‌：采用斐波那契线性反馈移位寄存器(LFSR)算法

SSM技术可将开关频率扩展±10%，有效降低混合杂散，特别适合ADC供电应用。测试表明，SSM可使输出频谱中的开关频率相关峰值降低14-16dB。

3. 智能配置系统

通过S-CONF引脚电阻值可配置：

• 开关频率(1MHz/2.2MHz)
• 扩展频谱调制(关闭/三角波/随机)
• 输出放电功能(启用/禁用)
• 同步模式(内部/外部)

共有16种预设配置组合，通过不同电阻值选择。配置在EN/SYNC引脚变高时读取，运行时不可更改。

典型应用设计

1. 设计考量要点

‌开关频率选择‌：

• 高效率优先：选择1MHz
• 低噪声优先：选择2.2MHz
• 需确保最小导通时间>70ns：tON_min = Dmin/fSW_max

‌输出电容选择‌：

• 单级滤波：40-200μF有效电容
• 二级滤波：第一级40-80μF，第二级≥20μF，总计<200μF
• 推荐TDK C2012X7S1A226M125AC(22μF,10V,X7S,0805)等低ESR陶瓷电容

‌铁氧体磁珠选择‌：

• 阻抗@100MHz：8Ω至20Ω
• 直流电阻：<10mΩ
• 推荐型号：MuRata BLE18PS080SN1(8.5Ω@100MHz,4mΩ DCR)

2. 布局指南

关键布局建议：

1. 输入电容尽可能靠近VIN和PGND引脚，避免使用过孔
2. 输出电容地靠近PGND引脚直接连接
3. NR/SS和FB引脚走线短且远离噪声源
4. PSNS引脚直接通过过孔连接至系统地平面
5. SW引脚必须悬空，不与任何外部元件连接
6. 第二级滤波器(Lf+Cf)靠近负载放置
7. FB电阻靠近FB引脚放置，VOUT采样点应在第二级滤波器之后(如使用)

3. 热设计考虑

模块采用4.5mm×5.5mm×1.8mm 28引脚QFN(RDU)封装：

• 结至环境热阻(θJA)：31.3°C/W(JEDEC 51-7 PCB)
• 结至板热阻(θJB)：22.4°C/W
• 热关断阈值：170°C(典型值)，20°C迟滞

在高环境温度或满载条件下，需确保PCB提供足够散热面积。

应用领域

1. ‌通信基础设施‌：为高速数据转换器和时钟电路提供清洁电源
2. ‌测试测量设备‌：精密仪器前端的低噪声供电
3. ‌航空航天与国防‌：雷达系统、航空电子设备
4. ‌医疗设备‌：高精度成像和监测系统