Texas Instruments TPS55289/TPS55289-Q1 8A降压-升压转换器是一款同步降压-升压转换器，经过优化，可将适配器或电池电压转换为电源轨。TPS55289集成了四个MOSFET开关，为USB供电 (USB PD) 应用提供了紧凑的解决方案。Texas Instruments TPS55289/TPS55289-Q1具有高达30 V的输入电压能力。输出电压可通过I^2^C接口以10mV步长在0.8V到22V范围内进行编程。在升压模式下工作时，该器件可通过12V输入电压提供60W的功率。它能够通过9V输入电压提供45W的功率。TPS55289-Q1器件通过了AEC-Q100认证，适合汽车应用。

数据手册：

*附件：TPS55289数据表.pdf

*附件：TPS55289-Q1数据表.pdf

特性

• 可编程电源 (PPS) 支持USB供电 (USB PD)
  • 3.0V至30V宽输入电压范围
  • 0.8V至22V，步进可编程输出电压范围为10mV
  • 参考电压精度：±1%
  • 可调输出电压补偿，用于电缆电压降
  • 可编程输出电流限制：高达6.35A（50mA步进）
  • 精确输出电流监控：±5%
  • I^2^C接口
• 在整个负载范围内效率高
  • VIN = 12V，VOUT = 20V，IOUT = 3A时效率为96%
  • 轻负载时可编程PFM和FPWM模式
• 避免频率干扰和串扰
  • 可选时钟同步
  • 可编程开关频率：200kHz至2.2MHz
• EMI抑制
  • 可选可编程扩频
  • 无引线封装
• 丰富的保护特性
  • 输出过压保护
  • 断续模式，用于输出短路保护
  • 热关断保护
  • 平均电感器电流限制：8A
• 小尺寸解决方案
  • 最大开关频率：高达2.2MHz
  • 3.0mm × 5.0mm HotRod™ QFN封装

功能框图

TPS55289-Q1 36V/8A Buck-Boost转换器技术解析：汽车级USB PD电源解决方案

产品概述

TPS55289-Q1是德州仪器(TI)推出的汽车级同步Buck-Boost转换器，专为USB Power Delivery (PD)应用优化设计。该器件采用VQFN-HR封装(3.0mm×5.0mm)，集成四个MOSFET开关，可在3.0V至36V宽输入电压范围内工作，输出0.8V至22V可调电压，最大输出电流达8A，支持60W功率输出(12V输入时)。

‌核心特性‌：

• ‌汽车级认证‌：符合AEC-Q100 Grade 1标准(-40°C至+125°C环境温度)
• ‌超宽电压范围‌：输入3.0-36V，输出0.8-22V(10mV步进精度)
• ‌I2C可编程‌：支持USB PD PPS协议
• ‌高效率架构‌：96%效率(12V→20V@3A)
• ‌EMI优化设计‌：可编程扩频(200kHz-2.2MHz)与外部时钟同步
• ‌完备保护功能‌：OVP/SCP/OCP/TSD保护

关键电路设计

1. 功率拓扑架构

TPS55289-Q1采用‌四开关Buck-Boost拓扑‌，通过内部集成的MOSFET实现无缝模式切换：

• ‌Buck模式‌：VIN > VOUT时激活
• ‌Boost模式‌：VIN < VOUT时激活
• ‌Buck-Boost模式‌：VIN≈VOUT时交替工作

‌控制特性‌：

• 平均电流模式控制
• 可编程开关频率(200kHz-2.2MHz)
• 可选PFM/强制PWM轻载模式

2. 引脚配置与功能

‌关键引脚说明‌：

引脚	名称	功能描述
1	EN/UVLO	使能输入与可编程UVLO(1.23V基准)
3-4	SCL/SDA	I2C接口(支持100kHz标准模式与1MHz快速模式+)
7	VIN	电源输入(3.0-36V)
11	VOUT	功率输出(0.8-22V)
12-13	ISP/ISN	电流检测输入(支持10mΩ检流电阻)
14	FB/INT	反馈输入/中断输出(内部11位DAC基准45mV-1.2V)
16	CDC	电缆压降补偿输出(支持内部寄存器或外部电阻配置)

典型应用设计

1. 汽车USB PD充电方案

‌设计参数‌：

• 输入电压：9-36V(汽车电池系统)
• 输出电压：3.3-21V(USB PD PPS协议)
• 输出电流：最大6.35A(通过ISP/ISN引脚配置)
• 开关频率：400kHz(RSET=49.9kΩ)

‌关键元件选型‌：

• ‌电感‌：4.7μH(推荐XAL7070-472ME，饱和电流15.2A)
• ‌输入电容‌：4×22μF陶瓷电容(低ESR)
• ‌输出电容‌：100μF电解+10μF陶瓷组合
• ‌检流电阻‌：10mΩ/1W(50mV限流阈值)

2. 寄存器配置示例

‌USB PD 20V/3A输出设置‌：

1. ‌ REF寄存器(00h/01h) ‌：写入0x0780(1.129V基准)
2. ‌ VOUT_FS寄存器(04h) ‌：配置INTFB[1:0]=11b(0.0564分压比)
3. ‌ IOUT_LIMIT寄存器(02h) ‌：写入0xE4(50mV限流阈值)
4. ‌ MODE寄存器(06h) ‌：启用FPWM模式(bit1=1)

热设计与PCB布局

1. 热特性参数

封装类型	θJA(°C/W)	θJC(°C/W)	ΨJT(°C/W)
VQFN-HR(21pin)	43.4	22.3	0.7

‌热管理建议‌：

• 使用4层PCB板设计
• 功率地(PGND)与信号地(AGND)单点连接
• 散热焊盘需添加多个过孔(推荐φ0.3mm×9)

2. 关键布局规则

1. ‌功率回路最小化‌：SW1/SW2走线长度<5mm
2. ‌去耦电容布置‌：VIN/VCC电容距引脚<3mm
3. ‌敏感信号隔离‌：FB/COMP走线远离开关节点
4. ‌电流检测‌：ISP/ISN采用开尔文连接

功能安全考量

作为功能安全合规器件，TPS55289-Q1提供：

• ‌诊断覆盖率‌：>90%(内置OVP/OCP/UVLO/TSD)
• ‌失效模式分析‌：符合ISO 26262标准
• ‌安全手册‌：包含FMEA和FMEDA报告

‌典型安全配置‌：

• 使能所有状态寄存器掩码(CDC寄存器bit7-5=1)
• 启用hiccup模式(MODE寄存器bit5=1)
• 设置OVP阈值为23.5V(固定值)