TEA2093DB2202同步整流评估板：设计与应用详解

作为电子工程师，在开关电源（SMPS）的设计与评估过程中，找到合适的评估工具至关重要。今天，我们就来深入了解一下NXP的TEA2093DB2202同步整流评估板，看看它能为我们的工作带来哪些便利。

文件下载：NXP Semiconductors TEA2093DB2202评估板.pdf

一、重要提示与安全警告

1. 重要提示

这个评估板仅用于工程开发或评估目的，它不是最终的参考设计，最终应用的性能很大程度取决于印刷电路板布局、散热设计以及电源滤波、瞬态抑制和I/O信号质量等因素。同时，由于产品的开放性结构，用户需要自行做好防静电措施。大家在使用时一定要注意这些要点，避免因疏忽导致不必要的问题。思考一下，你在以往的评估板使用中，是否遇到过因忽视这些因素而导致的性能问题呢？

2. 安全警告

该评估板由交流市电供电，在连接市电和运行期间切勿触摸，在非实验室环境中使用时必须配备隔离外壳，并且建议使用固定或可变变压器实现与市电相位的电气隔离。毕竟安全无小事，我们在操作过程中一定要时刻牢记这些安全准则。

二、评估板概述

1. 适用人群与用途

TEA2093DB2202评估板及其用户手册主要面向参与开关电源评估和设计的工程师，可用于替换现有不对称半桥拓扑SMPS的二次侧整流部分。

三、准备工作

1. 包装内容

评估板盒子里包含TEA2093DB2202评估板，它采用单层板设计，集成了TSOP - 6封装的TEA2093TS和TDSON - FL封装的MOSFET（典型 $R_{DSon}$ 为2.3 mΩ），还可使用TO - 220 MOSFET替换已安装的MOSFET Q4。

2. 额外硬件

评估板需要放置在现有的SMPS上使用，具体细节可参考后续章节。

四、硬件了解

1. 整体概述

评估板包含TSOP - 6封装的TEA2093TS SR控制器和100 V的TDSON - FL封装MOSFET，用于替换不对称半桥拓扑SMPS的二次侧整流部分。TEA2093TS是专为不对称半桥转换器二次侧同步整流设计的控制器IC，能产生自身电源电压或使用外部施加电压，适用于多种应用场景，如电池充电、无辅助绕组的高端整流等。

2. 主要特性

• 易于替换二次侧整流器。
• 集成100 V/2.7 mΩ MOSFET。
• 低输出电压（CC模式）的低端整流自供电。
• 无需辅助绕组的高端整流自供电。
• 可与标准电平或逻辑电平的SR MOSFET配合使用。

  3. 框图与板级描述

  从TEA2093TS的框图可以看出其内部结构。评估板上，TEA2093TS作为受控放大器，输入是DRAIN和SOURCE引脚之间的电压差，输出是相应的栅极驱动信号，在整流阶段将源 - 漏电压差调节到37 mV。为方便单面电路板布局，添加了电阻R1和R2（阻值范围0 Ω - 10 Ω），默认安装的TDSON - FL MOSFET Q4使用0 Ω栅极电阻（R1），也可安装带栅极电阻R2的TO220 MOSFET Q5。电容C1和C2是TEA2093TS的 $V{CC}$ 去耦电容，C2为100 nF以确保二次冲程期间有足够的充电功率驱动外部MOSFET，C1用于防止 $V{CC}$ 电源产生不必要的振荡。此外，还预留了缓冲器R3/C3的位置，可根据MOSFET漏源连接上是否出现高压尖峰来决定是否添加。为实现低端或高端连接的最佳配置，添加了跳线JP1和JP2。大家在实际设计中，会如何根据这些特性来选择合适的配置呢？

五、硬件配置

1. 低端同步整流连接

评估板需集成到现有的不对称半桥SMPS中。在低端同步整流应用中，根据输出电压 $V{out}$ 的不同，有不同的配置方式。当 $V{out}≥4.7 V$ 时，TEA2093TS使用XV引脚的电压作为电源；当 $V{out}<4.7 V$（CC模式）时，使用漏极输入的脉冲电压为CAP引脚生成电压。在CV模式下（$V{out}≥4 V$），可将CAP引脚直接连接到XV引脚以获得额外的栅极驱动电压，提高效率，但要注意TEA2093TS引脚的最大电压额定值（Pins XV和CAP为38 V，Pin DRAIN为120 V）。

2. 高端同步整流连接

在高端同步整流应用中，有自供电和使用额外辅助绕组供电两种配置方式。自供电时，TEA2093TS从DRAIN输入的脉冲电压获取电源，内部调节器将脉冲转换为约9 V的稳压直流电压；使用辅助绕组供电可实现高端应用的最佳效率，当辅助电压在多输出应用中降至4 V以下时，TEA2093TS会自行产生电源电压，维持CAP引脚的最小供电为4 V。同样，要注意引脚的最大电压额定值。

六、原理图、布局与物料清单

1. 原理图

评估板的原理图展示了其电路结构，为我们理解电路工作原理提供了重要依据。

2. 物料清单（BOM）

详细列出了评估板上各个元件的信息，包括电容、电阻、MOSFET、控制器等，方便我们进行元件的替换和采购。	参考编号	描述和值	零件编号	制造商
C1	电容器；100 pF；50 V；0805	08055A101KAT2A	AVX
C2	电容器；0.1 μF；50 V；0805	X7R0805HTTD104K	Koa Speer
C3	电容器（未安装）；10 nF；250 V；0805	CGA4J3X7R2E103K125AA	TDK
D1	二极管（未安装）；SOD323	BAS316	Nexperia
JP1;JP2	直头排针；1x 2 路	SL 111242G	Fischer
MCL1; MCL2	带手柄跳线；P = 2.54 mm	CAB9 GS	Fischer
R1	电阻器；0 Ω；1206	CRCW12060000Z0EA	Vishay
R2	电阻器（未安装）；0 Ω；1206	CRCW12060000Z0EA	Vishay
R3	电阻器（未安装）；10 Ω；0805	CR0805 - JW - 100ELF	Bourns
Q4	MOSFET；TDSON - FL	ISC027N10NM6ATMA1	Infineon
Q5	MOSFET（未安装）；TO220AB	PSMN4R3 - 100PS	Nexperia
U1	SR控制器TSOP6	TEA2093TS	NXP Semiconductors

3. 布局

良好的布局对于评估板的性能至关重要。要遵循以下原则：尽量缩短DRAIN引脚到MOSFET漏极、SOURCE引脚到MOSFET源极、GATE引脚到MOSFET栅极的走线长度；减小DRAIN引脚到MOSFET漏极、漏极到源极、源极到SOURCE引脚形成的回路面积，避免回路与电源走线重叠和交叉；为XV和GND引脚使用单独干净的走线，如有可能在IC下方使用小接地平面以改善散热；将电容C1和C2靠近IC放置。大家在布局时，有没有什么独特的技巧来满足这些要求呢？

七、其他信息

1. 缩写说明

文档中使用的缩写，如CC（恒流）、CV（恒压）、MOSFET（金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管）、SMPS（开关电源）、SR（同步整流器）等，方便我们理解文档内容。

2. 参考文献

提供了TEA2093TS的数据手册，可进一步了解该控制器的详细信息。

3. 法律信息

包括文档状态定义、免责声明、商标说明等内容，提醒我们在使用过程中需要注意的法律问题。

总之，TEA2093DB2202同步整流评估板为开关电源的二次侧整流设计和评估提供了一个便捷的平台。希望通过这篇文章，能帮助大家更好地了解和使用这个评估板，在实际设计中发挥出它的优势。让我们一起不断探索，提升电源设计的水平！