TPSM265R1：小身材大能量的电源模块

作为一名电子工程师，我们在设计中常常寻觅一款合适的电源模块，以满足复杂多变的应用需求。今天我要为大家详细介绍 TI 公司的 TPSM265R1，一款性能卓越的 65-V 输入、100-mA 电源模块。

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产品特性亮点多

电压范围与输出选择灵活

TPSM265R1 具备 3 V 至 65 V 的宽输入电压范围，这意味着它能适应多种不同的电源环境。输出电压方面，提供了可调 1.223 V 至 15 V 以及固定 3.3 V 或 5 V 多种选择，最大输出电流可达 100 mA，能满足众多不同负载的供电需求。想想看，在不同的项目中，只需一款模块就能灵活适配各种电压需求，是不是很方便？

低功耗与高精度并存

它的静态电流仅为 10.5 μA，有助于降低系统功耗，延长电池使用寿命。内部电压参考精度高达 ±1%，能为负载提供稳定的电源。在对功耗和精度要求都很高的项目中，TPSM265R1 无疑是一个绝佳的选择。你有没有遇到过因电源精度不够而导致系统性能不稳定的情况呢？

优秀的电磁兼容性

采用 PFM 模式工作，并具备主动转换速率控制，有效降低 EMI，满足 CISPR11（EN55011）EMI 标准。这对于对电磁兼容性要求严格的应用场景，如工业控制、通信设备等，尤为重要。毕竟，良好的电磁兼容性可以减少对其他设备的干扰，提高整个系统的稳定性。

完善的保护与监控功能

具备热关断保护和迟滞功能，能在温度过高时自动保护芯片；还有电源正常标志（Power-good flag），方便监控输出电压状态；精确使能和输入欠压锁定（UVLO）带迟滞功能，可根据需求定制电源的启动和关闭条件。这些保护和监控功能，就像是给电源模块加上了一层坚固的护盾，让系统运行更加可靠。

小巧封装与设计便利

其封装尺寸仅为 2.8-mm x 3.7-mm x 1.9-mm，适合空间受限的应用。同时，还可以使用 WEBENCH® Power Designer 创建定制的稳压器设计，大大缩短了设计周期。在如今追求小型化和高效设计的时代，这样的特性无疑是工程师们的福音。

广泛的应用领域

TPSM265R1 的特性决定了它拥有广泛的应用范围。在现场变送器和过程传感器、位置和接近传感器、PLC、DCS 和 PAC 等工业控制领域，以及伺服驱动电源模块、负输出应用等方面都能大显身手。它就像是一个多面手，能够适应不同领域的电源需求。

详细的技术剖析

功能框图与工作原理

TPSM265R1 是一款易于使用的同步降压 DC-DC 电源模块，集成了控制器、MOSFET 和输出电感器。它采用脉冲频率调制（PFM）模式工作，在轻载时能提供最佳效率，且无需环路补偿，具有出色的线路和负载瞬态响应。从功能框图中可以看到，它包含了热关断、使能、电流限制、零交叉检测等多个关键模块，共同协作确保电源的稳定输出。

引脚配置与功能

该模块采用 10 引脚 uSiP 外露散热焊盘 SIL-10C 封装，每个引脚都有其特定的功能。例如，VOUT 是输出电压引脚，连接到内部输出电感器，需连接外部输出电容和负载；SS 是软启动编程引脚，可通过连接不同的电容或电阻来调整输出电压的上升时间；EN 是使能引脚，用于控制模块的开启和关闭。了解这些引脚的功能和使用方法，对于正确设计电路至关重要。

关键特性详细解读

1. 可调输出电压：有固定 3.3 V、5 V 和可调 1.223 V 至 15 V 三种电压反馈选项。对于可调电压选项，可通过外部电阻分压器来设置输出电压，计算公式为 (R{FBB}=frac{1.223}{V{OUT } - 1.223} × R{FBT})，推荐 (R{FBT}) 为 100 kΩ。在实际设计中，合理选择电阻值可以精确调整输出电压。
2. 电容选择：输入电容方面，该模块至少需要 1 μF 的陶瓷电容，推荐使用高质量的 X5R 或 X7R 电容，并根据应用需求增加额外电容。输出电容至少需要 10 μF 的陶瓷电容，同样可根据负载情况适当增加。合适的电容选择能够保证电源的稳定性和可靠性。
3. 精确使能、欠压锁定和迟滞：EN 引脚可实现精确的通断控制，内部具有欠压锁定（UVLO）电路。若需要更高的 UVLO 阈值，可通过电阻分压器连接到 EN 引脚进行调整。同时，还可以使用 HYS 引脚独立编程迟滞电压，以满足特定的电源启动和关闭要求。
4. PFM 模式：工作在 PFM 模式下，该模块作为迟滞电压调节器，在上下反馈调节阈值内工作，具有典型 10 mV 的迟滞。它会提供必要的开关脉冲为输出电容充电，随后进入睡眠模式，大部分内部电路关闭，此时电流消耗接近睡眠静态电流 10.5 μA。这种模式在轻载时能有效提高效率，降低功耗。
5. 电源正常（PGOOD）：PGOOD 信号用于指示输出电压是否在规定范围内，可用于输出监控、故障保护或下游转换器的启动排序。它是一个开漏输出，需要上拉电阻连接到不大于 12 V 的直流电源。当输出电压超过设定值的 94% 时，PGOOD 可被上拉为高电平；当 FB 电压低于设定值的 87% 时，PGOOD 被拉低。
6. 可配置软启动：SS 引脚提供了灵活的软启动控制功能。将 SS 引脚悬空可启用 900 μs 的内部软启动；连接外部电容 (C{SS}) 可增加软启动时间，计算公式为 (C{SS}[nF]=8.1 cdot t_{SS}[ms])；连接 100-kΩ 电阻到 GND 可禁用软启动电路。软启动功能可以防止电源开启时的浪涌电流，保护电路元件。
7. 过流保护和热关断：采用逐周期电流限制来保护模块免受过大电流的影响。当出现过流情况时，输出电压会降低。热关断功能在结温超过 170°C（典型值）时会关闭器件，当结温降至 160°C（典型值）时重新启动，有效防止芯片因过热而损坏。

应用设计指导

设计流程

在设计应用电路时，我们可以使用 WEBENCH® Power Designer 来简化设计过程。首先输入输入电压、输出电压和输出电流等要求，然后通过优化器调整关键参数，如效率、尺寸和成本。设计完成后，还可以进行电气和热仿真，导出原理图和布局到常用的 CAD 格式，并打印 PDF 报告与同事分享。

典型应用示例

以一个 24 V 输入、5 V 输出、100 mA 负载的设计为例，详细介绍设计步骤。

1. 输出电压设置：根据公式计算 (R_{FBB}) 为 32.38 kΩ，选择最接近的标准值 32.4 kΩ。
2. 电容选择：输入电容选择 1 μF、50 V 的陶瓷电容，输出电容选择 10 μF、16 V 的陶瓷电容。
3. UVLO 编程：通过电阻分压器将 UVLO 提高到 7 V，(R{UV1}=100 kΩ)，(R{UV2}=21.0 kΩ)，(R_{HYS}=0)。
4. 软启动设置：将 SS 引脚悬空，实现 900 μs 的软启动时间。

布局建议

PCB 布局对开关电源的性能至关重要。为了实现最佳的电气和热性能，建议使用大面积的铜箔作为电源平面，连接所有 GND 引脚，将陶瓷输入和输出电容靠近器件引脚，(R{FBT}) 和 (R{FBB}) 尽量靠近相应引脚，并使用多个过孔连接电源平面到内部层。合理的布局可以减少传导损耗和电磁干扰，提高电源的稳定性。

总结

TPSM265R1 以其宽输入电压范围、灵活的输出选择、低功耗、高精度、完善的保护功能和小巧的封装等优点，成为众多应用场景下电源设计的理想选择。通过合理的设计和布局，我们可以充分发挥其性能优势，为电子系统提供稳定可靠的电源。在未来的设计中，不妨考虑一下这款优秀的电源模块，相信它会给你带来惊喜。你在使用电源模块时有什么独特的经验或遇到过什么难题吗？欢迎在评论区分享交流。