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TPS6287Bxx同步降壓轉(zhuǎn)換器技術(shù)解析與應(yīng)用指南

科技觀察員 ? 2025-09-05 09:38 ? 次閱讀
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Texas Instruments TPS6287Bxx同步降壓轉(zhuǎn)換器是提供引腳對引腳10A、15A、20A和25A同步降壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器系列,具有I^2^C接口和差分遙感功能。所有器件均易于使用,且具有高效率。低電阻電源開關(guān)可在高溫環(huán)境下提供高達25A的輸出電流。此系列器件可在堆疊模式下運行,以提供更高的輸出電流或?qū)⒐姆稚⒌蕉鄠€器件上。

數(shù)據(jù)手冊:*附件:Texas Instruments TPS6287Bxx同步降壓轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)手冊.pdf

Texas Instruments TPS6287Bx系列實現(xiàn)了增強型DCS控制方案,支持具有固定頻率運行的快速瞬變響應(yīng)。該器件可在省電模式下運行以充分提高效率,也可以在強制PWM模式下運行以實現(xiàn)出色瞬態(tài)性能和超低輸出電壓紋波??蛇x的遙感功能可最大限度地提高負載點的電壓調(diào)節(jié),而且,該器件可在整個輸出電壓范圍內(nèi)實現(xiàn)±0.8%的DC電壓精度。

兼容I^2^C的接口提供多種控制、警告和監(jiān)控功能,如電壓監(jiān)控和溫度相關(guān)警告。輸出電壓可快速調(diào)節(jié),以使負載功耗適應(yīng)性能需求。借助VSET1和VSET2引腳,默認啟動電壓可通過電阻器進行選擇。

特性

  • 2.7 V 到 6 V 的輸入電壓范圍
  • 引腳對引腳兼容器件系列,額定電流為10A、15A、20A、25A
  • 0.4V至1.675V的三個可選輸出電壓范圍
    • 0.4 V 到 0.71875 V,1.25 mV 的級差
    • 0.4 V 到 1.0375 V,2.5 mV 的級差
    • 0.4 V 到 1.675 V,5 mV 的級差
  • 輸出電壓精度:±0.8%
  • 2.6 mΩ和1.5 mΩ內(nèi)部功率MOSFET
  • 可調(diào)軟啟動
  • 外部補償
  • 可通過VSET1和VSET2引腳選擇啟動輸出電壓
    • 0.4V至0.775V,步長為25mV
    • 0.8V至1.55V,步長為50mV
  • 強制PWM或省電模式運行
  • 通過外部電阻器或I^2^C選擇啟動輸出電壓
  • 兼容I^2^C的接口,總線頻率高達3.4MHz
  • 可選堆疊操作,用于增加輸出電流 能力
  • 差分遙感
  • 熱預(yù)警和熱關(guān)斷
  • 輸出放電
  • 可選擴頻時鐘
  • 具有窗口比較器電源正常輸出

功能框圖

1.png

TPS6287Bxx同步降壓轉(zhuǎn)換器技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、產(chǎn)品概述與核心特性

Texas Instruments TPS6287Bxx系列是一款高性能同步降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器,具有2.7V至6V寬輸入電壓范圍,提供10A(TPS6287B10)、15A(TPS6287B15)、20A(TPS6287B20)、25A(TPS6287B25)和30A(TPS6287B30)多種電流版本。該系列器件采用增強型DCS-Control架構(gòu),結(jié)合了快速瞬態(tài)響應(yīng)與固定頻率操作的優(yōu)勢,特別適合為FPGAASIC和數(shù)字核心供電。

?關(guān)鍵特性亮點?:

  • ?精密輸出調(diào)節(jié)?:支持0.4V至1.675V輸出電壓范圍,提供±0.8%的DC電壓精度
  • ?高效功率轉(zhuǎn)換?:集成低阻抗MOSFET(2.6mΩ高邊/1.5mΩ低邊)
  • ?靈活配置接口?:I2C兼容接口(最高3.4MHz)實現(xiàn)動態(tài)電壓調(diào)節(jié)
  • ?先進控制功能?:可選強制PWM或節(jié)能模式操作,支持外部時鐘同步
  • ?擴展能力?:獨特的堆疊操作模式可提升輸出電流能力

二、技術(shù)細節(jié)深入分析

1. 架構(gòu)與工作原理

TPS6287Bxx采用固定頻率DCS-Control拓撲,包含內(nèi)部電流模擬環(huán)和外部電壓調(diào)節(jié)環(huán)的雙環(huán)控制系統(tǒng)。這種架構(gòu)在保持固定開關(guān)頻率優(yōu)勢的同時,實現(xiàn)了類似遲滯控制的快速瞬態(tài)響應(yīng)。

?工作模式對比?:

  • ?強制PWM模式?:持續(xù)導(dǎo)通模式(CCM),最佳紋波性能(通過MODE/SYNC引腳高電平或I2C設(shè)置)
  • ?節(jié)能模式?:根據(jù)負載自動切換CCM/DCM/PFM,輕載效率可達90%以上
  • ?同步模式?:支持1.5MHz-3MHz外部時鐘同步(僅JE2版本)

2. 電壓配置系統(tǒng)

器件提供三種可編程輸出電壓范圍:

  1. ?范圍1?:0.4-0.71875V(1.25mV步進)
  2. ?范圍2?:0.4-1.0375V(2.5mV步進)
  3. ?范圍3?:0.4-1.675V(5mV步進)

默認啟動電壓可通過VSET1/VSET2引腳電阻配置或I2C接口設(shè)置,動態(tài)電壓縮放(DVS)支持0.5-10mV/μs可調(diào)轉(zhuǎn)換速率。

3. 保護與監(jiān)控功能

  • ?溫度管理?:150°C預(yù)警和170°C關(guān)斷雙閾值
  • ?電流保護?:周期限流和打嗝模式可選(TPS6287B25典型限值34A)
  • ?電壓監(jiān)控?:±5%窗口比較器的Power-Good輸出
  • ?輸入保護?:2.5V UVLO和6.3V OVLO閾值

三、典型應(yīng)用設(shè)計指南

1. 單器件應(yīng)用設(shè)計

?關(guān)鍵元件選擇建議?:

  • ?電感器?:100-200nH范圍(如105nH/30A的XGL5030-161ME)
  • ?輸入電容?:低ESR陶瓷電容組合(2×22μF VIN旁路)
  • ?輸出電容?:根據(jù)瞬態(tài)要求計算,典型值195μF(采用多個X7R陶瓷電容并聯(lián))
  • ?補償網(wǎng)絡(luò)?:公式計算Rz=2.1kΩ,Cc=1.8nF,Cc2=10pF

?PCB布局要點?:

  1. 采用蝴蝶式布局對稱放置輸入電容
  2. 熱焊盤需通過多個過孔連接至接地層
  3. 遠程檢測走線應(yīng)成對差分布線

2. 堆疊配置方案

通過并聯(lián)多個器件可擴展電流能力,例如:

  • ?雙器件堆疊?:2×TPS6287B25實現(xiàn)50A輸出
  • ?三器件堆疊?:3×TPS6287B20實現(xiàn)60A輸出

?堆疊設(shè)計注意事項?:

  • 主設(shè)備SYNC_OUT連接從設(shè)備MODE/SYNC
  • 所有COMP引腳需互聯(lián)共用補償網(wǎng)絡(luò)
  • 從設(shè)備需配置47kΩ SYNC_OUT下拉電阻
  • 禁用從設(shè)備的I2C功能(SCL/SDA接地)

四、性能實測數(shù)據(jù)

基于TPS6287B25的測試結(jié)果:

  • ?效率曲線?:5V輸入時,0.8V輸出在20A負載下效率達92%
  • ?瞬態(tài)響應(yīng)?:3.3V輸入時,8.75A→16.25A負載階躍的偏差<18mV
  • ?溫度表現(xiàn)?:自然對流環(huán)境下可持續(xù)輸出25A(Ta=85°C)

五、選型與應(yīng)用場景

?器件版本對比?:

型號后綴主要特點典型應(yīng)用場景
LA0默認0.4-1.0375V輸出范圍中壓數(shù)字核心供電
HA0默認0.4-1.675V輸出范圍高壓處理器供電
JE2可調(diào)開關(guān)頻率(1.5-3MHz)需要頻率同步的系統(tǒng)
VA0無I2C接口版本成本敏感型應(yīng)用

?行業(yè)應(yīng)用方向?:

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