深入解析TPS650061EVM：2.25 MHz降壓轉(zhuǎn)換器與雙LDO的完美結(jié)合

在便攜式應(yīng)用的電源管理領(lǐng)域，德州儀器（Texas Instruments）的TPS650061EVM發(fā)揮著重要作用。它是一款集成了降壓轉(zhuǎn)換器和雙LDO的單芯片電源管理IC，為工程師們提供了高效、靈活的電源解決方案。下面，我們就來詳細(xì)了解一下這款產(chǎn)品。

文件下載：TPS650061EVM-584.pdf

一、TPS650061概述

1. 應(yīng)用場景

TPS650061適用于多種便攜式設(shè)備，如負(fù)載點(diǎn)、嵌入式處理器電源、手機(jī)、智能手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、掌上電腦（Pocket PC）以及便攜式媒體播放器等。這些設(shè)備對電源的要求較高，而TPS650061正好能夠滿足它們的需求。

2. 產(chǎn)品特性

• 寬輸入電壓范圍：輸入電壓額定值為2.3 - 6.0 V，能夠適應(yīng)不同的電源環(huán)境。
• 可調(diào)節(jié)輸出電壓：降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓可外部調(diào)節(jié)，而LDO的輸出電壓則內(nèi)部固定。
• 高輸出電流能力：降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流額定值為1.0 A，LDO的輸出電流額定值為300 mA，能夠?yàn)樨?fù)載提供充足的電力。
• 優(yōu)秀的EMI性能：采用擴(kuò)頻時(shí)鐘（SSC）技術(shù)，有效降低電磁干擾。
• 電源電壓監(jiān)控：具備可調(diào)節(jié)的復(fù)位電壓和時(shí)間，以及手動(dòng)復(fù)位功能。
• 高頻開關(guān)：開關(guān)頻率為2.25 MHz，有助于減小外部元件的尺寸。
• 小巧封裝：采用20引腳3mm × 3mm QFN封裝，節(jié)省電路板空間。

二、電氣性能規(guī)格

1. 輸入特性

輸入電壓（VIN）范圍為2.3 - 6.0 V，輸入欠壓鎖定（VIN_UVLO）在VIN下降時(shí)為1.72 - 1.82 V，滯回電壓為160 mV。

2. 輸出特性

• 降壓轉(zhuǎn)換器（DCDC）：輸出電壓（VODC）在VIN為標(biāo)稱值、輸出電流（IOUTDC）為標(biāo)稱值時(shí)為1.2 V，輸出電流在VINDCDC為2.3 - 2.5 V時(shí)為300 mA，在2.7 - 6 V時(shí)為1000 mA。
• LDO1：輸出電壓（VLDO1）為3.3 V，輸出電流（IOUTLDO1）連續(xù)輸出電流為300 mA。
• LDO2：輸出電壓（VLDO2）為1.8 V，輸出電流（IOUTLDO2）連續(xù)輸出電流為300 mA。
• 精度：DCDC和LDO的精度在一定條件下為±3.5%和±5.5%。

3. 系統(tǒng)特性

開關(guān)頻率（FSW）范圍為1722 - 2847 kHz。

三、連接器和測試點(diǎn)說明

1. J1 – VIN/GND

用于連接輸入電源，輸入電壓范圍為2.3 - 6 V，連接時(shí)應(yīng)將電源正負(fù)極分別連接到J1的相應(yīng)引腳，并盡量縮短引線長度。

2. J2 – RST/GND

J2引腳1連接到電源電壓監(jiān)控器的開漏輸出RST。當(dāng)手動(dòng)復(fù)位輸入MR為低電平或RSTSNS上的電壓低于閾值時(shí)，RST被拉低；當(dāng)MR釋放或RSTSNS上的電壓高于閾值電壓，經(jīng)過復(fù)位恢復(fù)時(shí)間(t_{RST})后，RST再次變?yōu)楦唠娖健?/p>

3. J3 – VODC / GND

這是降壓轉(zhuǎn)換器的輸出端，輸出電壓可外部調(diào)節(jié)，默認(rèn)設(shè)置為1.2 V，能夠提供高達(dá)1.0 A的電流。

4. J4– VLDO1/GND

LDO1的輸出端，輸出電壓內(nèi)部固定為3.3 V，能夠提供高達(dá)300 mA的電流。

5. J5 – VLDO2

LDO2的輸出端，輸出電壓內(nèi)部固定為1.8 V，能夠提供高達(dá)300 mA的電流。

6. J6 – PG/GND

當(dāng)DCDC轉(zhuǎn)換器和兩個(gè)LDO的輸出電壓均大于其設(shè)定值的90%，且所有使能引腳都被拉高時(shí)，J6引腳1被拉到GND；否則，J6引腳1被上拉到所選的上拉電壓電平。

7. JP1 – VINLDO1

LDO1的輸入電源?？梢酝ㄟ^短接VINLDO1和VINDC/VODC，使用R2從VIN為LDO1供電；也可以使用R1從轉(zhuǎn)換器的輸出VODC為LDO1供電（R1未組裝）。還可以連接外部電源，但需注意在使用外部電源時(shí)移除電阻R1和R2。

8. JP2 – VINLDO2

LDO2的輸入電源，其連接方式與JP1類似。

9. JP3 –ENDCDC

通過短接ENDCDC和ON，將DCDC轉(zhuǎn)換器的EN引腳連接到VIN，使能DCDC轉(zhuǎn)換器；短接ENDCDC和OFF，將EN引腳連接到GND，禁用DCDC轉(zhuǎn)換器。

10. JP4 –ENLDO1

通過短接ENLDO1和ON，使能LDO1；短接ENLDO1和OFF，禁用LDO1。

11. JP5 – ENLDO2

通過短接ENLDO2和ON，使能LDO2；短接ENLDO2和OFF，禁用LDO2。

12. JP6 –MODE

用于選擇DCDC轉(zhuǎn)換器的強(qiáng)制PWM或省電模式（PSM）操作。短接MODE和PWM，選擇強(qiáng)制PWM模式；短接MODE和PFM，選擇輕載條件下的省電模式，在重載條件下自動(dòng)切換到PWM模式。

13. JP7 – MRPU

選擇TPS650061手動(dòng)復(fù)位輸入MRPU的上拉電壓。默認(rèn)設(shè)置為使用VIN作為上拉電壓，也可以使用其他電壓源。

14. JP8 – VPU

選擇PG輸出的上拉電壓。默認(rèn)設(shè)置為使用VIN作為上拉電壓，也可以使用其他上拉電壓。

15. JP9 – RSTSNS_IN

選擇電源電壓監(jiān)控器（SVS）監(jiān)控的電壓軌。默認(rèn)設(shè)置為監(jiān)控VIN，也可以連接其他電壓軌。

四、典型性能數(shù)據(jù)和特性曲線

1. 效率

如圖2所示，展示了TPS650061的效率與負(fù)載電流的關(guān)系。不同的輸入電壓和輸出電壓下，效率會(huì)有所不同。工程師們可以根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的工作點(diǎn)，以提高電源的效率。

2. 線路和負(fù)載調(diào)節(jié)

圖3和圖4顯示了DCDC轉(zhuǎn)換器和LDO的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，圖5和圖6顯示了線路瞬態(tài)響應(yīng)。這些曲線可以幫助工程師了解電源在負(fù)載變化和輸入電壓變化時(shí)的性能，從而進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

3. 輸出電壓紋波

圖7和圖8分別展示了MODE為低電平和高電平時(shí)的輸出電壓紋波。輸出電壓紋波是衡量電源穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，通過觀察這些曲線，工程師可以評估電源的性能，并采取相應(yīng)的措施來降低紋波。

4. 啟動(dòng)時(shí)序

圖9展示了DCDC轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)時(shí)序。了解啟動(dòng)時(shí)序?qū)τ诖_保電源系統(tǒng)的正常工作非常重要，工程師可以根據(jù)啟動(dòng)時(shí)序來設(shè)計(jì)系統(tǒng)的其他部分，避免出現(xiàn)啟動(dòng)問題。

五、EVM組裝圖紙和布局

TPS650061EVM采用2層、1oz覆銅板設(shè)計(jì)，尺寸為2.4” x 2.0”（61.09mm x 50.80mm）。圖10 - 圖12分別展示了EVM的組件布局、頂層銅箔和底層銅箔。合理的布局設(shè)計(jì)可以提高電源的性能和可靠性，工程師在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可以參考這些圖紙。

六、材料清單

材料清單詳細(xì)列出了EVM中使用的各種組件，包括電容、電阻、電感、連接器等。在進(jìn)行組裝和維修時(shí)，工程師可以根據(jù)材料清單來選擇合適的組件。

綜上所述，TPS650061EVM是一款功能強(qiáng)大、性能優(yōu)異的電源管理解決方案。它的靈活性和高效性使其適用于各種便攜式設(shè)備。工程師們在設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)時(shí)，可以充分利用TPS650061EVM的特性，提高產(chǎn)品的性能和競爭力。你在使用類似的電源管理IC時(shí)，遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。