之前给大家介绍了一款降压转换器——TPSX,今天就给大家来介绍第二款产品,这个产品不仅可以同步降压,而且还采用了德州仪器独有的D-CAP2模式控制,拥有更加强大的性能。那么事不宜迟,我们快来看看这个芯片吧。
TPS56X/8
4.5V至17V输入、同步降压SWIFT转换器
TPS56X/8是一款DC-DC的采用SOT-23封装的简单易用型1A-5A同步降压转换器,运行开关频率为KHz,具有非常良好的性能,比如小于10uA的关断电流,固定的1mS软启动时间,反馈精度也很高,达到了2%,内置各种保护模式:逐周期过流限制,断续模式过流保护,非锁存欠压保护(UVP)和热关断(TSD)保护等。
该芯片可被优化为使用尽可能少的外部组件即可运行,并且可以实现低待机电流。采用德州仪器独有的D-CAP2模式控制,从而提供快速瞬态响应,并且在无需外部补偿元器件的情况下支持诸如高分子聚合物等低ESR输出电容器以及超低ESR陶瓷电容器,省去了反馈控制的复杂设计。
?TPS56X系列可在脉冲跳跃模式下运行,从而能在轻载运行期间保持高效率。
?TPS56X系列工作在连续电流模式下,轻重载下都能保持低的输出纹波电压。
TPS56X/8可以应用在下面的各种方案中:
?数字电视电源
?高清蓝光光盘播放器
?网络家庭终端设备
?数字机顶盒(STB)
?安全监控
我们以TPS561/8为例,详细了解一下芯片。
以下图片分别是TPS561/8的外形图,内部框图以及应用简化电路原理图。
外形图
内部框图
应用简化电路原理图
D-CAP2模式:直接从输出电容上取输出电压结合电感上取到的纹波信息来进行反馈。TPS56X/8使用一个虚拟纹波发生器来替代RC网络,集成在芯片内部来控制内部开关电路,因此该系列产品并不需要设计外部补偿电路,从而节省了研发时间和成本。相对于D-CAP模式,当输出端输出电容采用低ESR的电容时,输出纹波小,会导致输出电压不稳定,然而D-CAP2模式不需要采集输出纹波的信息作为反馈,所以使用低ESR的电容,输出电压依旧保持稳定。
我们以如下图要求(设计参数)为例,输入4.5V-17V,输出1.05V/1A,来看看TPS561/8的性能优异之处。
线路图如下:
TI推荐的元器件选值:
?首先,我们来看看效率:
TPS561Vout=1.05VL=2.2uH
TPS561Vout=1.05VL=2.2uH
*即使输出电压低到1.05V,在0.1A负载下,不同输入电压TPS561效率都能达到70%以上,负载越大,效率越高;由于TPS561在轻载下使用了Pulseskipmode,所以轻载下效率会比使用Continuouscurrentmode的TPS561效率高;
TPS561Vout=1.5VL=2.2uH
TPS561Vout=1.5VL=2.2uH
TPS561Vout=3.3VL=3.3uH
TPS561Vout=3.3VL=3.3uH
TPS561Vout=5VL=4.7uH
TPS561Vout=5VL=4.7uH
随着输出电压升高到1.5V,3.3V,5V,可以看到:
*TPS561效率逐渐提升到90%以上。
*TPS561效率重载下也90%以上,轻载比重载稍微差一点。(由于TPS561在轻载下使用了Pulseskipmode,所以轻载下效率会比使用Continuouscurrentmode的TPS561效率高)
?其次,我们来看看负载调整率:
Vin=5V
Vin=12V
*TPS561在轻载下输出电压范围在2%以内(1.05*%=1.V),重载下基本上靠近0%;
*TPS561在轻载和重载下的输出电压范围都在1%(1.05*%=1.V)以内;
*在不同负载情况下均表现出良好的负载调整率.
?第三,我们来看看在线性调整率:
TPS561Iout=0.5ATPS561Iout=10mA
*在4.5V-17V的输入电压下,输出电流0.5A,*TPS561输出电压不超过1.06V(1%);
*在4.5v-17V的输入电压下,输出电流10mA,*TPS561输出电压不超过1.V(0.2%);
在不同的输入电压下均表现出良好的线性调整率。
?第四,负载输出瞬态切换时输出电压相应如下:
Vout=1.05VL=2.2uH,负载从mA跳变到1A时的瞬态响应
TPS5610.1Ato1A瞬态响应
TPS5610.1Ato1A瞬态响应
*在轻载和满载切换下,输出电压的瞬态响应30mV以内,输出电压的3%以内,非常小。我们知道,常规的电压电流模式在负载瞬态变化时有很大的overshoot和undershoot,而TPS56X/8没有,这是因为芯片采用了D-CAP2技术来实现快速瞬态相应的。
?第五,输出纹波:
TPS561输出电压纹波,Iout=10mA
TPS561输出电压纹波,Iout=0A
TPS561输出电压纹波,Iout=0.25A
TPS561输出电压纹波,Iout=1A
*TPS561轻载时输出电压纹波都在30mV以内,重载在16mV以内;
*TPS561输出电压纹波都在16mV以内;
*两者的输出电压纹波都非常低。
?最后,我们来总结一下该系列芯片优秀特点:
?所需元器件很少,内置低导通电阻MOSFET以及补偿电路,使用D-CAP2模式,不需要设计反馈电路,节省研发和测试时间。
?TPS56X1系列使用Pulseskipmode即使在轻载下,效率也非常高;TPS56X1系列使用ContinuousCurrentmode,在负载范围内输出纹波电压都很低。
?快速的瞬态响应,在负载跳变时输出电压瞬态波动也很小。
?内置软启动,过压、过流保护,热关断保护等。
上集回顾
TPSX系列DC/DC是一款高效同步降压转换器,针对由电池供电的便携式应用进行了优化,在轻负载电流条件下会进入节能模式,从而在整个负载电流范围内保持高效率;输出电压纹波低,同时具有优秀的线性响应和负载响应;内置软启动,以及短路保护、欠压保护、过热保护等;如果在个人数字助理(PDA)、掌上电脑和便携式媒体播放器、低功耗数字信号处理器(DSP)电源、负载点(POL)等电源应用上,那么TPSX系列芯片会是一个不错的选择。
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