TPS56X201/8 4.5V 至 17V 输入、 同步降压 SWIFT转换器

TPS56X201/8——4.5V 至 17V 输入、 同步降压 SWIFT转换器

德州仪器（TI）最近推出的TPS56X201/8是一款DC-DC的是采用 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。

TPS56X201/8可以应用在下面的各种方案中:

l  数字电视电源

l  高清蓝光光盘播放器

l  网络家庭终端设备

l  数字机顶盒 (STB)

l  安全监控

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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。

·TPS56X201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。

·TPS56X208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。

我们以TPS561201/8为例，详细了解一下芯片。

IC型号	输入电压范围	输出电压范围	输出电流	High side Rds(on)	Low side  Rds(on)
TPS561201/8	4.5 V to 17 V	0.76 V to 7 V	1A	140-mΩ	84-mΩ
TPS562201/8	4.5 V to 17 V	0.76 V to 7 V	2A	140-mΩ	84-mΩ
TPS563201/8	4.5 V to 17 V	0.76 V to 7 V	3A	95-mΩ	57-mΩ
TPS564201/8	4.5 V to 17 V	0.76 V to 7 V	4A	50-mΩ	22-mΩ
TPS565201/8	4.5 V to 17 V	0.76 V to 7 V	5A	31mΩ	16mΩ

以下图片分别是TPS561201/8的外形图，内部框图以及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。TPS56X201/8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输内部开关电路，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TPS561201/8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：

    TPS561201 Vout=1.05VL=2.2uH       TPS561208 Vout=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TPS561201效率都能达到70%以上，负载越大，效率越高；由于TPS561201在轻载下使用了Pulse skip mode，所以轻载下效率会比使用Continuous current mode的TPS561208效率高；

TPS561201 Vout=1.5V L=2.2uH         TPS561208 Vout=1.5V L=2.2uH

TPS561201 Vout=3.3V L=3.3uH         TPS561208 Vout=3.3V L=3.3uH

TPS561201 Vout=5V L=4.7uH         TPS561208 Vout=5V L=4.7uH

随着输出电压升高到1.5V,3.3V,5V，可以看到:

TPS561201效率逐渐提升到90%以上。

TPS561208效率重载下也90%以上，轻载比重载稍微差一点。（由于TPS561201在轻载下使用了Pulse skip mode，所以轻载下效率会比使用Continuous current mode的TPS561208效率高）

其次，我们来看看负载调整率：

          Vin=5V                                                 Vin=12V  

TPS561201在轻载下输出电压范围在2%以内（1.05*102%=1.071V），重载下基本上靠近0%；

TPS561208在轻载和重载下的输出电压范围都在1%(1.05*101%=1.061V)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：

    TPS561201 Iout=0.5A     TPS561208 Iout=10mA

在4.5V-17V的输入电压下，输出电流0.5A,TPS561201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,TPS561208输出电压不超过1.0525V(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=1.05V L=2.2uH，负载从100mA跳变到1A时的瞬态响应

TPS561201 0.1A to 1A 瞬态响应          TPS561208 0.1A to 1A 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TPS56X201/8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：

TPS561201输出电压纹波，Iout=10mA     TPS561208输出电压纹波，Iout=0A

TPS561201输出电压纹波，Iout=10mA     TPS561208 输出电压纹波，Iout=0A