TPSM365Rx系列同步降压转换器电源模块技术解析

描述

Texas Instruments TPSM365Rx同步降压转换器电源模块是一款600mA 65V输入同步降压直流/直流电源模块,采用紧凑的3.5mm x 4.5mm x 2mm 11引脚QFN封装。该设备将功率MOSFET与集成电感器和自举电容器相结合。TPSM365Rx易于使用,在无负载时具有4μA的超低工作I Q (24V至3.3V V OUT )。TPSM365Rx具有可调输出电压选项,支持1V至13V范围。该器件针对出色的EMI性能和空间受限型应用进行了优化。

数据手册:*附件:Texas Instruments TPSM365Rx同步降压转换器电源模块数据手册.pdf

TI TPSM365Rx采用具有内部补偿的峰值电流模式控制方案,以最小输出电容保持稳定运行。
精密EN特性可在启动和关闭期间精确控制设备,开漏PGOOD输出可精确指示输出电压状态。TPSM365Rx包括预偏置启动、过电流和温度保护功能,使得TPSM365Rx非常适合为各种工业应用供电。

TPSM365Rx的小型HotRod™ QFN封装技术可提高热性能并降低EMI。

特性

  • 支持功能安全
    • 来辅助功能安全系统设计的文档
  • 多功能同步降压直流/直流模块
    • 集成MOSFET、电感器和控制器
    • 宽输入电压范围:3V至36V
    • 高达40V的输入瞬态保护
    • 结温范围:−40°C至+125°C
    • 4.5mm x 3.5mm x 2mm包覆成型封装
    • 使用RT引脚可在200kHz至2.2MHz范围内调节频率
  • 在整个负载范围内的超高效率
    • 效率大于88%(12V VIN 、5V VOUT 、1MHz、IOUT = 2.5A时)
    • 效率大于87%(24V VIN 、5V VOUT 、1MHz、IOUT = 2.5A时)
    • 低至1.5µA待机I Q (13.5V VIN 时)
  • 针对超低EMI要求进行了优化:
    • 双随机扩频 - DRSS
    • 引线框上倒装芯片封装 - FCOL
    • 电感器和启动电容器集成
    • 符合CISPR 11 B类要求
  • 输出电压和电流选项
    • 可调输出电压为1V至15V

典型原理图

Instruments

效率与输出电流

Instruments

功能框图

Instruments

TPSM365Rx系列同步降压转换器电源模块技术解析

产品概述

TPSM365Rx是德州仪器(TI)推出的高集成度同步降压DC/DC电源模块系列,包含TPSM365R3(300mA)和TPSM365R6(600mA)两个版本。该系列采用创新的HotRod™ QFN封装技术,集成了功率MOSFET、电感和控制器,提供完整的电源解决方案。

核心特性

  • 宽输入电压范围‌:3V至65V工作电压,支持70V瞬态输入
  • 超高效率‌:>85%效率(12VIN转3.3VOUT,24VIN转5VOUT)
  • 超低静态电流‌:空载时仅4μA(24VIN转3.3VOUT)
  • 先进EMI抑制‌:伪随机扩频技术,符合CISPR11 Class B标准
  • 多种配置选项‌:
    • 固定输出(3.3V/5V)和可调输出(1V-13V)
    • 可编程开关频率(200kHz-2.2MHz)
    • 支持外部时钟同步
  • 完善保护功能‌:过流保护、热关断、电源良好(PGOOD)指示

关键参数

电气规格

参数条件最小值典型值最大值单位
输入电压范围稳态3-65V
输出电流TPSM365R3--300mA
输出电流TPSM365R6--600mA
开关频率范围RT引脚调节0.2-2.2MHz
工作结温--40-+125°C

效率表现(典型值)

输入电压输出电压负载电流效率
24V5V600mA84.7%
24V3.3V600mA80.2%
48V12V400mA78.5%

典型应用设计

1. 工业控制系统

  • PLC数字I/O模块电源
  • 传感器接口供电
  • 电机驱动控制电路

2. 消费电子

  • 智能家居设备
  • 机顶盒电源管理
  • 音频设备电平转换

3. 医疗设备

  • 患者监护仪
  • 便携式医疗仪器
  • ECG心电图采集系统

设计要点

输入电容选择

  • 最小要求:2.2μF陶瓷电容(100V)+0.1μF陶瓷电容
  • 推荐TDK C3225X7R2A225K230AB(2.2μF)和GRM188R72A104KA35J(0.1μF)

输出电容配置

  • 3.3V输出:最小20μF有效容值
  • 5V输出:最小25μF有效容值
  • 推荐Murata GRM32ER71E226M(22μF)多颗并联

PCB布局建议

  1. 输入电容尽量靠近VIN和GND引脚
  2. 反馈分压电阻靠近FB引脚
  3. 使用完整地平面层
  4. 开关节点区域铜面积最小化
  5. 功率地单独走线

性能优化技巧

  1. EMI抑制‌:利用内置扩频功能,开关节点下方避免走敏感信号线
  2. 热管理‌:充分利用封装底部热焊盘,推荐2oz铜厚
  3. 轻载效率‌:Auto模式下PFM操作可提升轻载效率
  4. 瞬态响应‌:可添加前馈电容(CFF)改善负载瞬态响应

选型对比

型号输出电流输出配置特殊功能适用场景
TPSM365R3300mA可调/固定基础功能低功耗应用
TPSM365R6600mA可调/固定全功能通用设计
TPSM365R6V3600mA3.3V固定简化设计标准化电源轨
TPSM365R6V5600mA5V固定简化设计标准化电源轨
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