TPS7A15超低压差LDO稳压器技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments TPS7A15 LDO稳压器提供出色的瞬态响应和400mA拉电流,具有出色的交流性能(负载和线路瞬态响应)。该器件具有0.7V至2.2V输入电压范围和0.5V至2.05V输出范围,在整个负载、线路和温度范围内具有非常高的精度(1%)。

数据手册:*附件:Texas Instruments TPS7A15 LDO稳压器数据手册.pdf

该器件的主电源路径通过IN引脚,可连接至电压至少高于输出电压50mV的电源。所有电气特性(包括出色的输出电压容差、瞬态响应和PSRR)均针对输入电压(比输出电压高100mV)进行规定,可实现高效率。TPS7A15使用一个为LDO内部电路供电的外部较高VBIAS电压轨,支持很低的输入电压。

TPS7A15配备了一个有源下拉电路,用于在输出处于禁用状态时使其快速放电,并提供已知的启动状态

TPS7A15采用超小型0.71mm × 1.0mm 、6凸点DSBGA封装,设计用于空间受限的应用。

特性

  • 超低输入电压范围:0.7V至2.2V
  • 高效率:
    • 压差:80mV(最大值,400mA时)
    • 额定VIN = VOUT + 100 mV
  • 出色的负载瞬态响应(20mV,ILOAD 1mA至250mA,10μs)
  • +1%,–1.1%精度(负载、线路、温度)
  • 高PSRR:84dB(1kHz时)
  • 提供固定输出电压:0.5V至2.05V(阶跃25mV)
  • VBIAS范围:2.2V至5.5V
  • 6引脚、1mm x 0.71 mm DSBGA封装
  • 有源输出放电

典型应用电路

LDO稳压器

框图

LDO稳压器

TPS7A15超低压差LDO稳压器技术解析与应用指南

一、产品概述

TPS7A15是德州仪器(TI)推出的一款超低输入电压、超低压差的线性稳压器(LDO),具有以下突出特性:

  • 超宽输入范围‌:0.7V至2.2V工作电压
  • 超低压差‌:400mA负载时仅80mV(最大值)
  • 超高精度‌:全温度范围内±1.1%输出精度
  • 双电源架构‌:支持VBIAS(2.2-5.5V)辅助供电
  • 微型封装‌:提供1mm×0.71mm WCSP和2mm×2mm WSON封装

典型应用场景‌:

  • 智能穿戴设备(手表/耳机)
  • 手机/平板相机模块
  • 便携式医疗设备
  • SSD固态硬盘供电

二、关键技术创新

2.1 双电源架构设计

TPS7A15采用创新的双电源架构:

  • 主电源路径‌(IN引脚):支持低至VOUT+50mV的输入电压
  • 偏置电源‌(BIAS引脚):为内部电路提供独立供电
  • 优势‌:主路径可采用高效DC/DC输出,BIAS接电池,实现最佳能效

2.2 超低压差性能

在400mA负载时:

  • VIN压差‌:典型值31mV(最大值80mV)
  • VBIAS压差‌:典型值1V(最大值1.3V)
  • 效率优势‌:VIN仅需比VOUT高100mV即可维持全性能

2.3 动态响应优化

  • 负载瞬态响应‌:1mA→250mA阶跃仅20mV波动
  • PSRR性能‌:
    • 1kHz时84dB(3mA负载)
    • 1MHz时仍保持65dB
  • 快速启动‌:EN使能至95%VOUT仅需200μs

三、引脚功能详解

6引脚配置(WCSP/WSON封装) ‌:

引脚名称功能描述
OUT输出需接≥1μF陶瓷电容(推荐2.2μF),布局时尽量靠近引脚
IN输入需接≥0.75μF陶瓷电容,建议使用2.2μF以上电容优化瞬态响应
SENSE检测连接至负载端可消除走线电阻导致的压降误差
EN使能高电平有效(≥0.6V),不用时可接IN或BIAS
GND必须良好接地,WSON封装的热焊盘需连接至地平面
BIAS偏置建议接0.1μF陶瓷电容,布局时尽量靠近引脚

四、典型应用设计

4.1 电源方案设计

推荐参数‌:

  • 输入电容(CIN):≥2.2μF X7R/X5R陶瓷电容
  • 输出电容(COUT):≥2.2μF 低ESR陶瓷电容
  • 偏置电容(CBIAS):0.1μF陶瓷电容
  • PCB布局:所有去耦电容需在3mm范围内

4.3 保护功能配置

  • 电流限制‌:450-1100mA可折返式保护
  • 热关断‌:165°C触发,140°C恢复
  • 主动放电‌:EN禁用时36Ω下拉电阻(仅P版本)
  • UVLO保护‌:
    • VIN欠压锁定:584-623mV(上升/下降)
    • VBIAS欠压锁定:1.15-1.7V(上升/下降)

五、设计注意事项

  1. 压差模式操作‌:
    • 当VIN < VOUT + VDO时进入压差模式
    • 此时PSRR和瞬态性能会下降
    • 恢复时可能出现输出电压过冲
  2. 启动时序要求‌:
    • VIN/VBIAS/EN可任意顺序上电
    • 建议EN最后使能以优化启动特性
  3. 布局指南‌:
    • 采用完整地平面
    • 关键信号远离高频干扰源
    • WSON封装需充分利用热焊盘
  4. 电容选择‌:
    • 避免使用Y5V材质电容
    • 实际有效容量按标称值50%计算
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