TPS65980：Thunderbolt总线电源的得力助手

在电子设备的电源管理领域，TI的TPS65980是一款专门为Thunderbolt和Thunderbolt 2总线供电系统设计的DC/DC开关稳压器，它在为设备提供稳定电源方面表现出色。今天，我们就来深入了解一下这款芯片。

文件下载：TPS65980RHFT.pdf

一、产品概述

1.1 产品特性

• 宽输入电压范围：TPS65980可从Thunderbolt总线获取2.5 - 15.75V的输入电压，适应不同的电源环境。
• 多3.3V输出：能够产生三个独立的3.3V电源输出，分别为TBT_OUT、CBL_OUT和DEV_OUT，满足不同电路的供电需求。
• 热关断保护：具备热关断功能，当芯片温度过高时自动关闭，防止过热损坏。
• 电缆电源输出电流限制：CBL_OUT输出具有可调节的电流限制功能，通过CBL_ILIMIT引脚设置不同的电流限制值。

1.2 应用领域

• Thunderbolt/Thunderbolt 2系统：为Thunderbolt接口设备提供稳定的电源。
• 总线供电系统：适用于各种需要总线供电的设备。
• 电源管理系统：在电源管理方面发挥重要作用。

二、产品详细介绍

2.1 引脚配置与功能

TPS65980采用24引脚的VQFN封装，各引脚功能明确。例如，SS引脚用于设置软启动电容，控制软启动斜坡速率；TBT_IN引脚是来自Thunderbolt电缆的电源输入；TBT_OUT引脚为Thunderbolt电路提供电源等。详细的引脚功能如下表所示：	PIN NO.	NAME	I/O	DESCRIPTION
1	SS	ANALOG	软启动电容，设置TBT_IN电压从0V上升到高电压时的软启动斜坡速率
2, 3, 4	GND	GND	设备接地
5	HV_OK	OUTPUT	高电压存在指示，当TBT_IN引脚电压高于V_HVT且RESET输出为高时，该引脚输出高电平
6	RESET	OUTPUT	复位输出指示，当TBT_OUT处于欠压状态时，该引脚输出低电平
7	CBL_OUT	PWROUT	向Thunderbolt电缆提供电流受限的电源输出，电流限制由CBL_ILIMIT引脚设置
8	CBL_ILIMIT	INPUT	电流限制设置，逻辑输入，将该引脚连接到TBT_OUT可设置为逻辑高输入
9	DEV_EN	INPUT	设备使能输入，输入引脚为高时，DEV_OUT为高阻抗；输入引脚为低时，DEV_OUT连接到TBT_OUT
10	GND	ANALOG	设备接地
11, 12	TBT_OUT	PWROUT	向Thunderbolt电路提供电源输出
13, 14	DEV_OUT	PWROUT	向周边设备提供电源输出
15	CPP	ANALOG	电荷泵电容正输出
16	CPN	ANALOG	电荷泵电容负输出
17, 18	PGND	GND	降压控制器电源接地
19, 20	SW	ANALOG	降压控制器开关输出
21	BOOT	ANALOG	降压控制器自举
22, 23	TBT_IN	PWRIN	来自Thunderbolt电缆的电源输入
24	COMP	ANALOG	降压转换器补偿，为降压转换器反馈环路提供补偿

2.2 工作模式

• 低电压模式（2.5V ≤ V_TBT_IN ≤ 3.4V）：这是正常上电状态，芯片通过电荷泵产生标称3.3V的输出。当输入电压接近该范围上限时，降压转换器开始工作。
• 高电压模式（10V ≤ V_TBT_IN ≤ 15.75V）：芯片大部分时间工作在该状态，作为降压转换器提供标称3.3V的输出。

2.3 电气特性

在不同的输入电压和负载条件下，TPS65980的电气特性表现良好。例如，在输入电压为12V、负载电流为3A时，降压转换器效率可达87%；在不同的输入电压和负载电流下，各输出引脚的电压范围也有明确的规定。具体的电气特性参数可参考文档中的表格。

2.4 时序要求

芯片的各个信号之间有严格的时序要求，如TBT_IN到TBT_OUT的开启时间、关闭时间，TBT_OUT到RESETZ的高电平时间等。这些时序要求确保了芯片的正常工作。

2.5 典型特性

文档中给出了多个典型特性曲线，包括不同输入电压下的效率曲线、输出电压的负载调节曲线等。这些曲线直观地展示了芯片在不同工作条件下的性能表现。

三、应用与实现

3.1 单端口总线供电Thunderbolt设备

3.1.1 设计要求

推荐了一系列组件的取值范围，如TBT_IN输入电容C_IN为17.6 - 52µF，转换器自举电容C_BOOT为8 - 12nF等。这些组件的选择是为了满足Thunderbolt总线供电外设的需求。

3.1.2 详细设计步骤

应使用推荐的组件值，输入电容C_IN的最大值要考虑Thunderbolt端口输入处的所有电容。

3.1.3 应用性能图

展示了TBT_OUT的负载瞬态响应、电源上下电响应等性能图，帮助工程师了解芯片在实际应用中的性能表现。

3.2 双端口总线供电Thunderbolt设备

3.2.1 设计要求

TBT_IN输入电压从两个端口中选择较高的一个，推荐使用一个简单的二极管或功能来实现。在双端口系统中，需要为两个端口提供电缆电源，可使用第二个限流设备（如TPS22920），并合理设置CBL_ILIMIT引脚以满足电流需求。

3.2.2 详细设计步骤

参考单端口总线供电Thunderbolt设备的详细设计步骤。

3.2.3 应用性能图

同样参考单端口的应用性能图。

四、电源供应与布局建议

4.1 电源供应建议

TPS65980设计用于Thunderbolt总线，输入电压范围为2.5 - 15.75V，输入应尽可能靠近端口连接器。

4.2 布局指南

合理的布局和布线能最大化芯片的性能。输入电容应靠近设备放置，其接地侧应通过过孔连接到接地平面；电感应放置在芯片上方稍偏左的位置，SW引脚和TBT_OUT引脚应通过平面连接到电感；CBL_OUT输出电容应靠近芯片放置，DEV_OUT电容最好放置在电路板底部等。

五、总结

TPS65980是一款功能强大的DC/DC开关稳压器，适用于Thunderbolt总线供电系统。它具有宽输入电压范围、多3.3V输出、热关断保护等特性，通过合理的设计和布局，能为各种Thunderbolt设备提供稳定可靠的电源。电子工程师在设计相关设备时，可以充分利用这款芯片的优势，提高产品的性能和可靠性。大家在实际应用中是否遇到过类似芯片的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。