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【TI新方案】TPS561201——4.5V 至 17V 输入、1A 同步降压 SWIFT™ 转换器

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世纪电源网雪花
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  • 2017-11-14 14:37:53
TPS561201——4.5V 至 17V 输入、1A 同步降压 SWIFT™ 转换器


     现在的电子应用中,我们都有使用过LDO的经历,对于LDO,它的优点我们很清楚了解,那就是良好的线性稳压,成本低,噪音低,静态电流小。如果输入电压和输出电压接近的话,那么效率也相对较高。但是当输入电压和输出电压相差很大,且负载电流很大的话,那么LDO的缺点也很明显,功耗非常高,此时LDO的散热也很高。比如当12V输入,3.3V1A输出的时候,这时候LDO的功耗就是(12-3.3)*1=8.7W,此时的效率非常之低,此时我们可以考虑DC-DC方案。

TPS561201.jpg               
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     德州仪器(TI)的TPS56X201芯片系列就是可以替换LDO的高效DC-DC方案芯片,输出电流可以从1A到5A,如下:

1.png
     我们以该系列的TPS561201作为例子来看看该系列芯片的优秀之处。TPS561201是一款DC-DC的是采用 SOT-23 封装的简单易用型 1A 同步降压转换器,输入电压范围4.5到17V,输出电压范围0.76到7V,内部集成了140-mΩm欧姆和84-mΩ的MOSFET。运行开关频率为580KHz,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。

     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 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组件的情况下支持诸如高分子聚合物等低等效串联电阻(ESR) 输出电容器以及超低 ESR 陶瓷电容器。TPS561201 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。

     TPS561201可以应用在下面的各种方案中:
     1、数字电视电源
     2、高清蓝光光盘播放器
     3、网络家庭终端设备
     4、数字机顶盒 (STB)
     5、安全监控

     以下图片分别是TPS561201的外形图,内部框图以及应用简化电路原理图。

2.png 3.png 4.png


     这颗芯片可以做成TO-247封装的模块(如下图),同时也能与T0-220的封装引脚兼容。在满足和LDO一样尺寸的同时,可以极大的降低功率损耗,提高效率。

     下面我们以12V转3.3V1A为例,来看看TPS561201的优异性能。
     线路图如下:

5.png
     BOM如下:


6.png

7.png 8.png


     首先,我们来看看效率:
     1)1A的时候,该模块效率为90%左右,如果3.3W输出的话,功耗0.33W,而LDO功耗8.7W左右;
     2)0.5A的时候,该模块效率为91%左右,同样,功耗为0.1485W,而LDO功耗为4.35W左右;
     3)100mA的时候,该模块效率为84%左右,功耗为0.0528W,而LDO功耗为0.87W.

9.png

     该模块在不同负载下都保持很高的效率。

     其次,我们来看看在不同负载下的输出纹波电压:
    1)1A负载下输出纹波电压
   10.png

     2)10mA负载下输出纹波电压
    11.png

     3)空载下输出纹波电压
    12.png
  
   可见该模块的输出纹波电压都在30mV以下,满足纹波输出电压在1%的要求。芯片采用了D-CAP2技术,并且相对于D-CAP技术来说,不需要额外加纹波注入电路,所以纹波电压也小。

     第三,负载输出瞬态切换时输出电压相应如下:

    1)负载从10mA跳变到1A时的瞬态响应
    13.png

     2)负载从1A跳变到10mA时的瞬态响应
    14.png
  
在轻载和满载切换下,输出电压的瞬态响应10mV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overshootundershoot,而 TPS561201 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。

     第四,我们来看看该模块的实际温度性能:
15.png

  
最后我们来总结一下该模块特点:
v  所需元器件很少,15个元器件即可组成这个LDO,价格便宜,尺寸规格也小。
v  3.3V1A满载输出下高达91%的效率,1.1uA的待机电流,同时无负载情况下低至432uA的电流。
v  满载情况下温升低于35℃,不需要散热片
v  方案简单,节省研发时间和精力,尤其EMI传导测试方面有7db的裕量(EN55022 CLASS A
如果您需要取代LDO的高效DC-DC方案,TPS56X201 系列是一个不错的选择。



gooddouble
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高级工程师
  • 2017-11-16 15:47:20
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这个变换器TO-247封装非常好.
THTTH1982
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版主
  • 2017-11-20 09:59:14
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做成TO-220的封装更有优势,。比如机顶盒。车载 DVD,液晶电视。直接拿来使用,而不是需要再设计。
CK2727205032
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高级工程师
  • 2017-12-3 20:42:44
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小封装,高性能,不错
文章大人
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  • 2017-12-5 18:40:23
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小封装  应用会很广泛啊  
qianliqianxun
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本网技工
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