Texas Instruments TPSM63604同步降壓電源模塊是一款高度集成的36V、4A直流/直流解決方案，集成多個功率 MOSFET、一個屏蔽式電感器和多個無源器件，采用增強(qiáng)型HotRod? QFN封裝。該模塊的VIN和VOUT引腳位于封裝的邊角處，可優(yōu)化輸入和輸出電容器在布局中的放置。模塊下方具有四個較大的散熱焊盤，可在制造過程中實現(xiàn)簡單布局和輕松處理。

數(shù)據(jù)手冊；*附件：Texas Instruments TPSM63604同步降壓電源模塊數(shù)據(jù)手冊.pdf

Texas Instruments TPSM63604具有1V到16V的輸出電壓，旨在快速、輕松實現(xiàn)小尺寸PCB的低EMI設(shè)計?？傮w解決方案僅需四個外部元件，并且省去了設(shè)計流程中的磁性和補(bǔ)償元件選擇過程。

盡管在設(shè)計上針對空間受限型應(yīng)用中的小尺寸和簡單性， TPSM63604模塊提供了許多特性以實現(xiàn)穩(wěn)健的性能：具有可調(diào)節(jié)輸入電壓UVLO滯后的精密使能，電阻可編程開關(guān)節(jié)點(diǎn)壓擺速率和擴(kuò)頻選項以改善EMI，集成V CC 、自舉和輸入電容器以提高可靠性和密度，全負(fù)載電流范圍內(nèi)的恒定開關(guān)頻率，以及用于時序、故障保護(hù)和輸出電壓監(jiān)控的PGOOD指示器。

特性

• 支持功能安全

  • 來輔助功能安全系統(tǒng)設(shè)計的文檔

• 多功能36 V IN 、4AOUT同步降壓模塊

  • 集成MOSFET、電感器和控制器
  • 可調(diào)節(jié)輸出電壓范圍為：1V至16V
  • 5.0mm × 5.5mm × 4mm超模壓塑料封裝
  • 結(jié)溫范圍：–40°C至125°C
  • 可調(diào)頻率范圍：200kHz至2.2MHz
  • 負(fù)輸出電壓應(yīng)用功能

• 在整個負(fù)載范圍內(nèi)具有超高效率

  • 95%+峰值效率
  • 用于提升效率的外部偏置選項
  • 關(guān)斷時的靜態(tài)電流為：0.6μA （典型值）
  • 典型壓差：0.5V（4A負(fù)載時）

• 超低傳導(dǎo)和輻射EMI簽名

  • 具有雙輸入路徑和集成電容器的低噪聲封裝可降低開關(guān)振鈴
  • 電阻器調(diào)節(jié)的開關(guān)節(jié)點(diǎn)壓擺率
  • 符合CISPR 11和32 B類發(fā)射要求

• 適用于可擴(kuò)展電源

  功能框圖

  

  高性能同步降壓電源模塊TPSM63604技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、產(chǎn)品概述

TPSM63604是Texas Instruments推出的一款高度集成的同步降壓電源模塊，采用創(chuàng)新的Enhanced HotRod? QFN封裝技術(shù)，在5.0mm × 5.5mm × 4mm的超小尺寸內(nèi)集成了功率MOSFET、電感和控制器等關(guān)鍵組件。該模塊具有以下突出特點(diǎn)：

• ?寬輸入電壓范圍?：3V至36V工作輸入電壓，可承受高達(dá)42V的瞬態(tài)電壓
• ?高輸出能力?：可調(diào)輸出1V至16V，最大持續(xù)輸出電流4A
• ?超高效率?：峰值效率超過95%，支持外部偏置進(jìn)一步優(yōu)化效率
• ?低EMI設(shè)計?：通過優(yōu)化的封裝布局和可調(diào)開關(guān)節(jié)點(diǎn)斜率實現(xiàn)優(yōu)異的EMI性能
• ?簡化設(shè)計?：僅需最少4個外部元件，無需考慮磁性元件選型和環(huán)路補(bǔ)償

二、關(guān)鍵特性與技術(shù)分析

2.1 電氣性能參數(shù)

TPSM63604在24V輸入、3.3V輸出、800kHz開關(guān)頻率下的典型電氣特性包括：

• ?靜態(tài)電流?：工作靜態(tài)電流7μA(典型)，關(guān)斷靜態(tài)電流僅0.6μA(典型)
• ?反饋精度?：全溫度范圍內(nèi)輸出電壓設(shè)定點(diǎn)精度±1%
• ?保護(hù)功能?：過流保護(hù)閾值5.9A，熱關(guān)斷閾值168°C(典型)
• ?開關(guān)頻率?：可通過外部電阻在200kHz至2.2MHz范圍內(nèi)編程設(shè)置

2.2 創(chuàng)新功能解析

?1. 可調(diào)開關(guān)節(jié)點(diǎn)斜率控制?
模塊內(nèi)部集成100Ω柵極驅(qū)動電阻，通過RBOOT和CBOOT引腳可靈活調(diào)整開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓上升時間。開放引腳時EMI性能最優(yōu)但效率略低，短接引腳時效率最高但EMI略差，用戶可根據(jù)實際需求選擇合適配置。

?2. 雙電源路徑輸入設(shè)計?
VIN1和VIN2雙輸入引腳配合對稱布局的輸入電容，有效抵消高頻電流產(chǎn)生的磁場，顯著改善EMI性能。建議采用兩個10μF陶瓷電容(1206或1210封裝)就近連接。

?3. 智能功率管理?

• 精密使能功能(1.263V典型閾值)支持可調(diào)輸入欠壓鎖定(UVLO)
• 開漏PGOOD信號(94%-107%窗口)便于系統(tǒng)級電源時序管理
• 支持外部時鐘同步(200kHz-2.2MHz)，便于噪聲敏感應(yīng)用

三、典型應(yīng)用設(shè)計

3.1 工業(yè)用高效降壓轉(zhuǎn)換器

?設(shè)計參數(shù)?：

• 輸入電壓：9V-36V
• 輸出電壓：5V/4A
• 開關(guān)頻率：1MHz(通過13kΩ RT電阻設(shè)置)

?關(guān)鍵元件選擇?：

1. ?反饋電阻?：RFBT=40.2kΩ，RFBB=10kΩ(輸出電壓精度±1%)
2. ?輸入電容?：2×10μF/50V X7R陶瓷電容(1210封裝)
3. ?輸出電容?：2×47μF/6.3V陶瓷電容(有效容值約52μF@5V)
4. ?前饋電容?：22pF(提升相位裕度)

?性能表現(xiàn)?：

• 效率：24V輸入時典型效率93%
• 負(fù)載調(diào)整率：0.1A至4A變化時輸出電壓波動僅1mV
• 通過CISPR 32 Class B傳導(dǎo)和輻射EMI測試

3.2 負(fù)壓輸出的逆變Buck-Boost應(yīng)用

?設(shè)計參數(shù)?：

• 輸入電壓：9V-24V
• 輸出電壓：-12V/2A
• 開關(guān)頻率：2MHz(通過6.34kΩ RT電阻設(shè)置)

?設(shè)計要點(diǎn)?：

1. 反饋電阻選擇：RFBT=110kΩ，RFBB=10kΩ
2. 輸入電容需考慮(VIN+|VOUT|)總電壓，推薦3×10μF/50V陶瓷電容
3. 輸出電容選用2×22μF/25V陶瓷電容(有效容值約16μF@12V)
4. VLDOIN連接至負(fù)壓輸出端以提高效率

四、PCB布局指南

1. ?輸入電容布局?：
   • 盡可能靠近VIN1/VIN2引腳放置
   • 采用對稱布局，接地回路使用頂層局部銅皮連接至PGND
   • 底層使用大面積銅皮連接輸入引腳
2. ?輸出電容布局?：
   • 就近布置在VOUT1/VOUT2引腳旁
   • 同樣采用對稱布局減小EMI
   • 通過多個過孔連接至底層地平面
3. ?反饋網(wǎng)絡(luò)?：
   • 電阻分壓器盡量靠近FB引腳
   • 保持走線短捷，遠(yuǎn)離噪聲源
   • 上電阻走線應(yīng)連接至實際穩(wěn)壓點(diǎn)
4. ?熱設(shè)計?：
   • 采用4層板設(shè)計，頂層和底層至少2oz銅厚
   • PGND焊盤下方布置陣列式散熱過孔(建議0.3mm直徑)
   • 內(nèi)層布置完整地平面輔助散熱

五、行業(yè)應(yīng)用場景

1. ?工業(yè)自動化?：
   • PLC控制系統(tǒng)電源
   • 工業(yè)傳感器供電
   • 電機(jī)驅(qū)動輔助電源
2. ?測試測量設(shè)備?：
   • 精密儀器模擬部分供電
   • 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電源
   • 便攜式測試設(shè)備
3. ?通信基礎(chǔ)設(shè)施?：
   • 小型基站電源
   • 光模塊供電
   • 分布式天線系統(tǒng)(DAS)
4. ?特殊拓?fù)鋺?yīng)用?：
   • 逆變Buck-Boost負(fù)壓生成
   • 多路輸出電源系統(tǒng)
   • 電池供電設(shè)備