TPS6287x系列同步降压转换器技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments TPS6287x/TPS6287x-Q1同步降压转换器是具有远程差分检测功能的引脚对引脚6A、9A、12A和15A降压直流/直流转换器系列。每个电流等级都提供带I^2^C接口的全功能器件版本和不带I^2^C接口的有限功能器件版本。所有器件都具有高效率且易于使用。低电阻电源开关在高环境温度下支持高达15A连续输出电流。每个器件均可在堆叠模式下工作,以提供更高输出电流。该器件还可用于在多个器件上增加功率耗散。

数据手册:

*附件:TPS6287x数据手册.pdf

*附件:TPS6287x-Q1数据手册.pdf

Texas Instruments TPS6287x/TPS6287x-Q1系列采用增强型DCS控制方案,支持固定频率运行的快速瞬变。这些器件在省电模式下工作,实现最大效率或强制PWM模式,实现出色的瞬态性能,并具有最低输出电压纹波。可选配遥感功能,以最大限度地在负载点进行电压调节。开关频率可借助FSEL引脚通过电阻器进行选择。开关频率可设置为1.5MHz、2.25MHz、2.5MHz或3MHz,也可与频率范围相同的外部时钟同步。

兼容I^2^C的接口提供多种控制、警告和监控功能。其中包括电压监控和温度相关警告。通过兼容I^2^C的接口可调节输出电压,使负载的功耗快速适应应用的性能需求。通过VSEL引脚,默认启动电压可实现电阻可选。

特性

  • 支持功能安全
    • 来辅助功能安全系统设计的文档
  • 输入电压范围:2.7 V至6 V
  • 6A、9A、12A、15A、20A、25A和30A系列引脚对引脚兼容器件
  • 4个输出电压范围
    • 0.4V至0.71875V(1.25mV步进)
    • 0.4V至1.0375V(2.5mV步进)
    • 0.4V至1.675V(5mV步进)
    • 0.8V至3.35V(10mV步进)
  • 输出电压精度:±1%
  • 输出电压精度:±0.8% (TPS62877-Q1)
  • 7 mΩ和4.5 mΩ内部功率MOSFET
  • 2.6mΩ和1.5mΩ内部功率MOSFET (TPS62877-Q1)
  • 可调外部补偿
  • 电阻器可选启动输出电压
  • 电阻器可选开关频率
  • 节电或强制PWM操作
  • 差分遥感
  • 可选堆叠操作,提高输出电流能力
  • 热警告和热关断
  • 精密使能输入
  • 有源输出放电
  • 可选扩频时钟
  • 电源正常输出,具有窗口比较器
  • 采用2.55mm×3.55mm×1mm VQFN封装,带可润湿侧翼
  • 结温TJ :-40°C至+150°C

功能框图

同步降压转换器

TPS6287x系列同步降压转换器技术解析与应用指南

一、产品概述

TPS6287x是德州仪器(TI)推出的高性能同步降压DC/DC转换器系列,包含6A(TPS62870)、9A(TPS62871)、12A(TPS62872)和15A(TPS62873)四个电流等级的引脚兼容型号。该系列采用2.7V至6V输入电压范围,提供0.4V至3.35V的可调输出电压,具有±1%的输出电压精度和高达95%的转换效率。

二、核心特性

  1. 灵活的输出配置
    • 四档输出电压范围可选:
      • 0.4V-0.71875V(1.25mV步进)
      • 0.4V-1.0375V(2.5mV步进)
      • 0.4V-1.675V(5mV步进)
      • 0.8V-3.35V(10mV步进)
    • 通过VSEL引脚可设置四种默认启动电压
  2. 高性能功率级
    • 集成7mΩ(高端)和4.5mΩ(低端)MOSFET
    • 支持1.5MHz/2.25MHz/2.5MHz/3MHz可调开关频率
    • 支持外部时钟同步(1.3-3.3MHz范围)
  3. 先进控制特性
    • 增强型DCS控制架构,支持快速瞬态响应
    • 可选PFM/强制PWM工作模式
    • 差分远程电压检测(VOSNS/GOSNS)
    • 可编程软启动时间(0.5/1/2/4ms)
  4. 保护与监控
    • 热警告(150°C)和热关断(170°C)保护
    • 输入欠压(2.5V)和过压(6.3V)锁定
    • 可配置的过流保护(限流/打嗝模式)
    • 电源良好(PG)输出指示

三、性能参数对比

型号电流等级效率(3.3V→0.75V)热阻(θJA)封装尺寸
TPS628706A92%@3A43.2°C/W2.55×3.55×1mm
TPS628719A90%@5A39.1°C/W同系列
TPS6287212A88%@8A36.7°C/W同系列
TPS6287315A85%@12A35.2°C/W同系列

四、典型应用场景

  1. FPGA/ASIC供电
    • 支持多相并联满足大电流需求
    • 动态电压调节适配不同工作模式
  2. DDR内存电源
    • 精确的电压调节(±1%)
    • 快速负载瞬态响应
  3. 光通信设备
    • 2.7V低电压输入支持
    • 扩频技术降低EMI干扰
  4. 工业自动化
    • -40°C至125°C宽温工作
    • 符合功能安全文档支持
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