TPS629203 Buck Converter评估模块技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments TPS629203EVM评估模块用于评估TPS629203 300mA降压转换器,采用小型SOT-583封装。该评估模块的输出电压为3.3 V,输入电压范围为3 V至17 V。Texas Instruments TPS629203是一款高效、低IQ 降压转换器,用于各种工业、企业和个人电子应用。这些应用包括工厂和楼宇自动化、IP网络摄像头、工业PC、数据中心开关、伺服驱动器、移动和嵌入式计算,以及具有12VIN 输入电压或1节至4节锂电池组的任何应用。

数据手册:*附件:Texas Instruments TPS629203EVM 评估模块数据手册.pdf

特性

  • IQ :4µA
  • SOT-583 封装
  • 输入电压范围:3V至17V
  • 3.3V输出电压
  • 输出电流:300mA

板布局

评估模块

TPS629203 Buck Converter评估模块技术解析与应用指南

一、产品概述

Texas Instruments的TPS629203EVM(BSR131-007)是一款用于评估TPS629203同步降压转换器性能的开发模块。该评估板基于TPS629203DRLR芯片设计,采用SOT583封装(1.6mm×2.1mm),具有高效率和高灵活性特点。

核心特性‌:

  • 输入电压范围:3V至17V
  • 输出电流:最大300mA
  • 可配置开关频率:2.5MHz或1MHz
  • 工作模式可选:强制PWM或自动PFM/PWM(带AEE)
  • 输出电压默认配置为3.3V(可调节)
  • 峰值效率达93.9%

二、硬件架构与配置选项

2.1 主要电路设计

TPS629203EVM采用多层PCB设计,包含以下关键电路:

  • 输入滤波电路‌:C1(47μF)主滤波电容,可选C2(10μF)附加电容
  • 功率转换电路‌:U1(TPS629203DRLR)为核心IC,搭配L1(3.3μH)功率电感
  • 输出滤波电路‌:C5(22μF)主电容,可选C6-C9(22-47μF)附加电容
  • 反馈网络‌:默认R1(154k)和R2(34k)设置3.3V输出

2.2 关键配置选项

评估板提供多个可配置接口:

  1. JP1(使能控制) ‌:
    • 引脚2-3短接:默认使能
    • 引脚3-4短接:禁用
    • 引脚1-2+3-4短接:可编程使能阈值(R4/R5分压)
  2. JP2(模式配置) ‌:
    • 引脚1-3:强制PWM@2.5MHz,外部FB
    • 引脚3-5:自动PFM/PWM@2.5MHz,外部FB
    • 引脚2-4:强制PWM@1MHz,内部VSET
    • 引脚4-6:自动PFM@1MHz,内部VSET
  3. 反馈模式选择‌:
    • 外部FB:默认配置(R1/R2分压)
    • 内部VSET:需切断背面NT1连接或移除R1/R2

三、性能测试数据

根据数据手册提供的测试结果,TPS629203EVM在典型工作条件下表现出以下性能:

3.1 效率特性

条件效率
VIN=12V, IOUT=300mA, 强制PWM@2.5MHz89.74%
VIN=12V, IOUT=300mA, 自动PFM/PWM@2.5MHz90.31%
VIN=12V, IOUT=10mA, 自动PFM/PWM@2.5MHz84.66%

3.2 稳压特性

  • 负载调整率‌:±0.7%(0-300mA)
  • 线性调整率‌:±0.5%(5-17V输入)
  • 输出纹波‌:<10mV(300mA负载)

3.3 动态响应

  • 上升时间‌:500μs(0-3.3V)
  • 负载瞬态响应‌:±21mV(100-300mA阶跃)
  • 环路带宽‌:93.9kHz(相位裕度84.3°)

四、应用设计指南

4.1 PCB布局建议

评估板采用四层PCB设计,关键布局要点:

  1. 功率回路最小化‌:SW引脚到电感到输入电容的路径尽可能短
  2. 敏感信号隔离‌:FB走线远离高频开关节点
  3. 热管理‌:充分利用底层铜箔散热
  4. 接地策略‌:采用星型接地,区分功率地和信号地

4.2 关键元件选型

  1. 电感选择‌:
    • 推荐值:3.3μH
    • 饱和电流需大于最大负载电流
    • 低DCR以提升效率
  2. 电容选择‌:
    • 输入电容:低ESR陶瓷电容(4.7-47μF)
    • 输出电容:X7T/X5R材质,22μF以上
  3. 反馈电阻‌:
    • 精度建议1%
    • 阻值范围10k-100kΩ

五、典型应用场景

  1. 工业传感器供电‌:
    • 12V转3.3V为MCU和传感器供电
    • 利用自动PFM模式提升轻载效率
  2. 电池供电设备‌:
    • 锂电池(4.2-3V)转1.8V
    • 低静态电流(5.7μA)延长续航
  3. 分布式电源系统‌:
    • 总线12V转多路低压
    • 高频开关减少外围元件尺寸

六、设计注意事项

  1. 热考虑‌:
    • 满负载时IC温度约28.8°C(25°C环境)
    • 高环境温度需降额使用
  2. 稳定性优化‌:
    • 可选C10(22pF)前馈电容改善相位裕度
    • 环路测量需切断NT2并注入10Ω电阻
  3. 安全注意事项‌:
    • 勿在内部VSET模式下配置外部FB
    • 提高输出电压时需确认电容耐压
    • 动态模式切换需直接驱动MODE/S-CONF引脚
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