Texas Instruments TPS62851x降压转换器是一系列引脚对引脚0.5A、1A、2A（连续）和3A（峰值）高效、同步、简单易用的降压直流/直流转换器。该款器件基于峰值电流模式控制拓扑。这些低电阻开关可实现高达2A连续输出电流和3A峰值电流。开关频率内部固定在2.25MHz，也可同步到1.8MHz至4MHz外部时钟。在PWM/PFM模式下，TPS62851x会在轻负载情况下自动进入省电模式，从而在整个负载范围内维持高效率。TPS62851x可在PWM模式下提供1%输出电压精度，这有助于实现具有高输出电压精度的电源设计。通过SS/TR引脚，可以设置启动时间或跟踪输出电压至外部源，从而对不同电源轨进行外部排序，并限制启动时的浪涌电流。

数据手册：*附件：Texas Instruments TPS62851x降压转换器数据手册.pdf

Texas Instruments TPS62851x采用8引脚1.60mm × 2.10mm SOT583封装，提供高功率密度解决方案。

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：2.7V至6V
• 输出电压范围：0.6V至5.5V
• 1%反馈电压精度（全温度范围）
• TJ = –40°C至+150°C
• 0.5A、1A、2A（连续电流）和3A（峰值电流）系列器件
• PWM开关频率：2.25MHz
• 外部同步：1.8MHz至4MHz
• 强制PWM或PWM/PFM工作模式
• 静态电流：17µA（典型值）
• 可调软启动：高达10ms
• 精密使能输入支持
  • 用户定义的欠压锁定
  • 精确排序
• 100%占空比模式
• 有源输出放电
• 具有窗口比较器的电源正常输出

功能框图

TPS62851x系列降压转换器技术解析与应用指南

一、产品概述

TPS62851x是德州仪器(TI)推出的一系列高效率、易用型同步降压DC/DC转换器，包含0.5A(TPS628510)、1A(TPS628511)、2A(TPS628512)和3A(TPS628513)四种电流规格的型号。该系列器件采用峰值电流模式控制拓扑，基于2.25MHz固定开关频率设计，同时支持1.8MHz至4MHz的外部时钟同步功能。

‌关键特性‌：

• 宽输入电压范围：2.7V至6V
• 输出电压范围：0.6V至5.5V（可调）
• 高达95%的转换效率
• 17μA典型静态电流（无负载时）
• 支持强制PWM和PWM/PFM自动切换模式
• 集成主动输出放电功能
• 精确的使能(EN)输入，支持用户定义欠压锁定(UVLO)
• 采用紧凑型SOT583封装（1.6mm×2.1mm）

二、核心功能解析

1. 工作模式控制

通过MODE/SYNC引脚可实现三种工作模式：

• ‌强制PWM模式‌（MODE=高电平）：固定2.25MHz开关频率，适合对噪声敏感的应用
• ‌PWM/PFM自动切换模式‌（MODE=低电平）：轻载时自动进入PFM模式提升效率
• ‌外部时钟同步模式‌：接收1.8-4MHz外部时钟信号，支持多器件同步工作

2. 电压跟踪与排序

SS/TR引脚提供两种关键功能：

• ‌软启动控制‌：通过外部电容设置启动时间（最长10ms）
• ‌电压跟踪‌：使输出跟随外部参考电压变化，实现多电源轨的精确时序控制

典型应用中，主设备的输出电压通过电阻分压网络连接到从设备的SS/TR引脚，实现同步上电时序。

3. 保护机制

• ‌过流保护‌：峰值电流限制（3A/4.5A/5.1A depending on型号）
• ‌热关断‌：结温超过170°C时自动关闭，15°C滞后恢复
• ‌输入欠压锁定‌：上升阈值2.7V(typ)，下降阈值2.5V(typ)
• ‌输出短路保护‌：支持foldback电流限制选项

三、典型应用设计

1. 外围元件选型

‌电感选择‌：

• 推荐值：0.47μH（如Murata DFE201210U-R47M）
• 选择依据：需满足饱和电流>最大负载电流+1/2纹波电流

‌输入/输出电容‌：

• 输入电容：2×10μF低ESR陶瓷电容（如GRM188D70J106MA73）
• 输出电容：2-3×10μF（VOUT≥1V时），需考虑直流偏置效应

2. PCB布局指南

‌关键布局原则‌：

1. 输入电容尽可能靠近VIN和GND引脚
2. 高di/dt路径（如SW节点）保持短而宽
3. 反馈走线远离高dv/dt信号（如SW）
4. SS/TR电容和反馈电阻紧靠器件放置
5. 在VIN和GND引脚添加散热过孔

‌布局示例‌：

• 整体解决方案尺寸：30mm²
• 功率回路面积最小化
• 采用单点接地设计

四、性能特性分析

1. 效率特性

测试条件：VOUT=3.3V，TA=25°C

• 峰值效率：95%（VIN=5V，IOUT≈100mA）
• 轻载效率（10μA）：>70%
• PWM模式（2A负载）：效率>85%

不同输出电压下的效率曲线显示，较高输出电压（如3.3V）在中轻载时效率优势明显，而低输出电压（如0.6V）的全负载范围效率相对较低。

2. 瞬态响应

负载瞬态测试（0.2A↔1.8A）：

• PWM模式：输出电压偏差<±3%
• PFM模式：恢复时间略长但仍在规格内
• 建议：对动态响应要求高的应用使用强制PWM模式

3. 热性能

在θJA=60°C/W条件下：

• VIN=5V，VOUT=3.3V时可持续输出2A（TA≤85°C）
• VIN=3.3V，VOUT=0.6V时可持续输出3A（TA≤65°C）

五、应用场景推荐

1. ‌工业自动化‌
   • 电机驱动器
   • PLC模块电源
   • 传感器供电
2. ‌消费电子‌
   • 多功能打印机
   • 便携设备POL转换
3. ‌测试测量设备‌
   • 精密仪器电源
   • 数据采集系统
4. ‌物联网设备‌
   • 低功耗无线模块供电
   • 能量收集系统后级转换

六、设计注意事项

1. 当VIN接近VOUT时，注意最小导通时间限制（典型35ns）
2. 输出<1V时建议增加输出电容至3×10μF以保证PFM模式精度
3. 跟踪应用时，从设备的SS/TR分压网络等效电阻应<15kΩ
4. 高频开关噪声敏感应用建议：
   • 使用强制PWM模式
   • 添加10pF前馈电容(CFF)
   • 优化布局减少辐射
5. 高温环境应用需降额使用，参考热性能曲线选择适当负载电流