TPS54331DR器件介绍

TPS54331DR是一款由TI（德州仪器）生产的DC-DC开关调节器，它是一种具有Eco-mode的3.5V至28V输入、3A、570kHz降压转换器。该器件采用了高端MOSFET，并会自动激活跳脉冲节能模式功能，以提高轻载时的效率。此外，1μA的关断电源电流使该器件可用于电池供电的应用。具有内部斜率补偿的电流模式控制简化了外部补偿计算并减少了元件数量，同时允许使用更简单的设计。

TPS54331DR的开关频率为570kHz，工作温度范围为-40°C至+150°C（TJ）。该器件的封装为8-SOIC-40至150，可以用于许多DCDC电源应用中。

规格参数

  • 输入电压：3.5V ~ 28V
  • 输出电压：0.8V ~ 25V
  • 输出电流：3 A
  • 静态电流：110 µA
  • 调节输出数：1
  • 开关频率：570 kHz
  • 过温保护：Yes
  • 拓扑结构：Buck
  • 工作温度(Max)：150 ℃
  • 工作温度(Min)：-40 ℃
  • 安装方式：Surface Mount
  • 引脚数：8
  • 封装：SOIC-8

TPS54331DR的Eco-mode功能如何影响轻载时的效率？

TPS54331DR的Eco-mode功能可以在轻载时自动激活跳脉冲节能模式，以提高DCDC转换器的效率。在轻载条件下，传统的DCDC转换器往往会出现效率较低的情况，因为它们需要维持较高的功率输出，但输入电流却很小。在这种情况下，TPS54331DR的Eco-mode功能可以降低功率输出，同时降低器件的工作频率，从而节省能源并提高效率。

TPS54331DR器件主要通过自动激活、跳脉冲和频率降低等步骤来来实现Eco-mode功能，

具体如下：

  • 自动激活：当输入电压低于阈值电压时，Eco-mode功能会自动激活，从而避免不必要的能量损失。
  • 跳脉冲：Eco-mode功能会在轻载条件下自动将输出电流限制在一个较小的值，并通过跳脉冲技术来控制输出电压。这种技术可以避免电流脉动和噪声，从而提高效率和可靠性。
  • 频率降低：在 Eco-mode 模式下，TPS54331DR 会降低功率输出的频率，从而降低了器件的工作负担，并减少了能量损失。

引脚图及引脚介绍

以下是TPS54331DR器件的8个引脚的详细介绍：

  • BOOT（Bootstrap）引脚：该引脚为非反向电压输入引脚，用于从器件内部充电到BOOT引脚，以便在器件首次开启时建立初始电压。
  • VIN（vin）引脚：该引脚是输入电压引脚，可承受高达28V的输入电压。
  • EN（En）引脚：该引脚为输入开关控制引脚。当EN引脚被高电平时，DCDC芯片处于关断状态。当EN引脚被低电平时，DCDC芯片处于工作状态。
  • SS（SS）引脚：该引脚是输出短路保护引脚。当输出电流超过设定值时，SS引脚将变为低电平，从而使DCDC芯片停止工作以保护器件。
  • VSENSE（vsense）引脚：该引脚是输出电压反馈引脚。当输出电压低于设定值时，VSENSE引脚将变为低电平，从而使DCDC芯片进入节能模式以提高效率。
  • COMP（comp）引脚：该引脚是补偿电容引脚，用于调整DCDC芯片的输出电压。
  • GND（GND）引脚：该引脚是接地引脚，用于连接地线。
  • PH（PH）引脚：该引脚为脉冲宽度调制（PWM）信号引脚。通过控制PH引脚的脉冲宽度，可以控制DCDC芯片的输出电流。

原理图及工作原理

TPS54331DR器件的工作原理可以分为三个阶段，分别是启动阶段、稳定工作阶段和停止阶段。

  • 启动阶段：当输入电压上升到芯片的工作电压范围内，TPS54331开始启动。首先，芯片内部的启动电路将开始工作，驱动主开关MOSFET的控制端。此时，主开关MOSFET处于导通状态，电流从输入电压源流向电感，并储存在电感中。接下来，主开关MOSFET关闭，此时电感中储存的能量通过二极管传递到输出电容，并提供给负载。
  • 稳定工作阶段：TPS54331采用了恒频电流模式控制（CFM）的工作方式。在工作过程中，输入电压先经过电感和电容滤波后进行整流，然后通过MOSFET开关管控制输出电压。TPS54331通过控制MOSFET开关管的开关周期和占空比来实现输出电压的稳定调节。
  • 停止阶段：当输入电压降到一定值时，芯片会停止工作。

封装图

TPS54331DR器件的封装为SOIC-8。封装图如下所示：

TPS54331DR器件的应用领域有哪些？

  1. 可用于电动汽车的电池充电和能量回收系统，以及太阳能光伏系统中，为电动汽车和太阳能电池板提供高效、稳定的DC-DC电源。
  2. 可以用于各种消费电子产品，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等。
  3. 可用于工业自动化设备中，如机器人、自动化生产线等。
  4. 可以用于智能家居中，如智能灯泡、智能插座等。
  5. 还可以用于医疗设备中，如便携式心脏起搏器、医用成像设备等。