TPS6256X——TPS62560，TPS62561，TPS62562 2.25MHz 600mA 降压转...

TPS6256X——TPS62560，TPS62561，TPS62562

2.25MHz 600mA 降压转换器

在下面的几个常见应用中，我们通常要给系统提供需要的电源，比如3.3V,1.8V等，需要我们选择和使用高效率的降压转换器（DC-DC step down converter）设计所需电源，尤其是电池供电下，更加需要性能优异的芯片提供电压转换。

           ·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) 应用

德州仪器（TI）的TPS6256x 系列器件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。在诸如单节锂离子电池或由其他常见化学成分组成的 AA 或AAA 电池供电下，该器件可提供高达 600mA的输出电流。

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TPS62560和TPS62562采用 2mm x 2mm、6 引脚的 SON（小外形尺寸无引线） 封装，而 TPS62561则采用 5 引脚SOT（小外形尺寸晶体管） 封装,可供工程师朋友选择。

器件	封装	Mode PIN	输出电压
TPS62560	SON(6)	yes	可调
TPS62561	SOT(5)	forced PWM only	可调
TPS62562	SON(6)	yes	固定1.8V

TPS6256X 芯片的输入电压范围为2.5V到5.5V, 工作在2.25MHz固定开关频率下，输出电流高达600mA, 并且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。

该节能模式针对低输出电压纹波进行了优化。TPS6256X 允许使用小型电感和电容，以减小解决方案尺寸。

芯片内置了高低端MOSFET,PWM模式下的输出电压精度为 ±2.5%，静态电流典型值为 15μA；输入低压时候，可实现的最低压降100%的占空比，软启动，以及短路保护、欠压保护、过热保护保护等；

下图分别是该芯片内部框图和典型应用：

               内部框图（6引脚和5引脚）                                                        典型应用框图

我们具体来看看该芯片系列的各项性能。

芯片系列分三个型号：在中等负载和重负载下，TPS62560/62工作在2.25MHZ的固定频率下进行脉宽调制（PWM），在轻载情况下，芯片自动进入节能模式，运行在脉冲频率模式下；TPS62561却一直工作在2.25MHZ的固定频率下进行脉宽调制(PWM)

芯片框图如下：

工作原理：工作在PWM模式下的时候，芯片使用独特的快速响应电压反馈模式控制，且对输入电压前馈从而达到良好的线性调整率和负载调整率，允许使用小的陶瓷输入输出电容。在每个时钟的开始时，集成的高端MOSFET打开，电流从输入电容流向电感，从而到输出电容和负载。电流上升，直到PWM比较器触发，控制逻辑关断开关。当流过高端MOSFET的电流超过限制时，内置的电流限制比较器也能关断开关。一段死区时间后（该死区时间防止上下管同时开通），低端MOSFET打开，电感电流开始下降。电流从电感流向输出电容和负载，通过低端的MOSFET返回。一段时间后关断低端的MOSFET和打开高端的MOSFET，下一个开关循环重新开始。

芯片特性：

1. 节能模式（Power Save Mode）

当把Mode Pin设置为低电平时，如果负载电流降低到一定值，芯片自动进入节能模式。在节能模式工作下，芯片跳过PWM开关，降低频率进入PFM模式，芯片只需要很小的静态电流工作从而维持高效率。此时输出电压被控制在正常输出电压的101%，该特性能减小负载突变下的电压跌落。（具体见下面介绍）

在节能模式下，芯片内置的PFM比较器监控输出电压，当输出电压下降到PFM比较器的门限阈值电压，芯片发出一个PFM的电流脉冲，高端MOSFET导通，电感电流上升，导通时间结束后，低端MOSFET打开，直到电感电流下降到0。芯片非常有效的把电流传给输出电容和负载。如果负载所需电流低于传递电流，输出电压上升。如果输出电压正好等于或者高于PFM比较器的门限阈值，芯片停止开关，进入睡眠模式，只有15uA的静态电流消耗。如果输出电压依旧小于PFM比较器的门限电压，一系列的PFM电流脉冲发出给负载，直到输出电压达到PFM比较器的门限阈值。

芯片使用的是快速单一门限阈值的比较器，输出纹波可以保持很小。PFM脉冲式控制时间的，通过改变电感值控制输出给输出电容的电流。PFM模式下的纹波电流和频率取决于输出电容和电感的选择。增加输出电容和电感能够减小输出纹波。PFM模式的频率随着电感值增大而增大。

当输出电流达不到负载所需时，芯片离开PFM模式进入PWM模式。

如果不需要省电模式，可以设置MODE PIN为高电平，那么芯片一直工作在固定频率下的PWM模式。

2. 动态电压定位（Dynamic VoltagePositioning）

负载从轻载跳变到重载时该特性降低输出电压的下冲/过冲，反之亦然。在节能模式下有效，调节输出电压比正常电压值高1%。在加载和去载时提供了更多的净空。

3. 欠压锁定保护

当输入端有问题或者输入电压低于1.85V时，保护电路关断输出，防止电池过度放电

4. 温度保护

芯片的结温（Tj）超过140°C时，芯片自动关断，高低端的MOSFET都关断。只有结温降到一定值后才继续正常工作

5. 软启动

内置软启动功能控制输出电压在250us内慢慢从5%升到95%的输出电压，从而限制了涌入电流保护输入电压下降，尤其在电池或者高阻抗电源供电下更有效果

芯片的典型应用如下

我们来看看不同条件下芯片的效率特性：

1.Vout=3.3V, Mode PIN=GND(节能模式)和MODE PIN=Vin时的效率曲线

输出电流1mA时：在节能模式下效率至少90%以上，而不带节能模式下不到30%;在重载下效率都高达90%左右。

2.Vout=1.8V，ModePIN=GND(节能模式)和MODE PIN=Vin时的效率曲线

输出电流1mA时：在节能模式下效率至少85%以上，而不带节能模式下不到20%;在重载下效率都高达90%左右。

3.Vout=1.2V Mode PIN=GND(节能模式)和MODE PIN=Vin时的效率曲线

输出电流1mA时：在节能模式下效率至少80%以上，而不带节能模式下不到20%;在重载下效率都高达80%左右。

PWM下的负载瞬态相应

Vin=3.6V，Vout=1.5V

强制PWM模式下，负载电流从50mA跳变到200mA,输出电压瞬态变化不到30mV;负载电流从400mA跳变到200mA,输出电压瞬态变化不到40mV

PFM开启下的负载瞬态相应

Vin=3.6V,Vout=1.5V下，不同负载电流切换的输出瞬态电压响应

  

1.负载电流在150uA 和 400mA的跳变

2.负载电流在1.5mA 和 50mA的跳变

3.负载电流在1.5mA 和 50mA的跳变

根据负载电流变化（轻载与重载）芯片在PFM和PWM模式下自动切换，输出电压快速响应，过冲/下冲都非常小。

PWM和PFM下的线性瞬态响应

输入电压在3.6V到4.2V的跳变

          PWM Line  Transient                PFM Line Transient

PWM模式下输出电压基本上没有任何变化；PFM模式下输出电压不到20mV的跳变

以上可见，TPS6256X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TPS6256X系列芯片会是一个不错的选择。

伴随产品（5）

适用于 12V/48V 汽车系统的双向直流/直流转换器参考设计

用于消除高性能 DAQ 系统中的 EMI 影响的多轨电源参考设计

效率大于 98% 的 18V/1kW、160A 峰值电流、高功率密度无刷电机驱动器参考设计

效率大于 93% 且适用于 UPS 的 2kW、48V 至 400V 隔离式双向直流/直流转换器参考设计

Wireless IoT, Bluetooth? Low Energy, 4? Digit, 100kHz True RMS Digital Multimeter Reference Design

产品关联：TPS56X201/8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580KHz，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。