TPS54360DDAR器件介绍

TPS54360DDAR是一款由德州仪器（TI）生产的功能齐全、性能优良的DC-DC开关降压稳压器，输入电压范围广泛，从4.5V至60V，可适应各种电源条件。输出电流高达3.5A，持续电流和最低峰值电感器电流限制分别为4.5A，能够提供稳定的电流输出。

采用电流模式控制，具有高侧金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），阻值为92mΩ，实现高效的直流/直流转换。在轻负载条件下，通过脉冲跳跃实现Eco-mode，进一步提高效率。集成型引导（BOOT）再充电场效应晶体管（FET）在低压降条件下运作，以优化性能。

该器件同时具备精确逐周期电流限制、过热、过压和频率折返保护功能，确保稳定可靠的工作。还具有内部软启动功能、可调欠压闭锁（UVLO）电压和滞后功能，以及宽工作温度范围（-40°C至150°C），适用于各种恶劣环境。采用8引脚HSOIC封装，配备PowerPAD，方便集成和安装。

规格参数

  • 输入电压：4.5V至60V
  • 输出电压：0.8V至58.8V
  • 输出接口数：1
  • 输出电流：3.5A
  • 开关频率：100kHz至2.5MHz
  • 工作温度(Max)：150 ℃
  • 工作温度(Min)：-40 ℃
  • 安装方式：Surface Mount
  • 引脚数：8
  • 封装：HSOP-8

TPS54360DDAR器件的优缺点

优点：

  1. 高集成度、输入电压范围宽，适用于多种应用场景。
  2. 功耗低，在无负载情况下，电源电流可降低至146μA；关断模式下，电源电流降低至2μA。
  3. 具有频率折返和热关断功能，以保护电路免受过载情况的影响。
  4. 灵活的开关频率，可根据需求调整以优化效率和减小外部组件尺寸。

缺点：

  1. 虽然集成度较高，但仍需要一些外部组件来实现完整的稳压系统，如输入电容、输出电容和补偿组件等。
  2. 价格相对较高。
  3. 对电源的纯净度有一定要求，否则会影响其稳定运行。
  4. 在某些复杂的应用场景中，可能需要专业的技术支持和调试。

引脚图及引脚介绍

以下是TPS54360DDAR器件的8个引脚的详细介绍：

  • BOOT：辅助输入/输出引脚，用于在高侧MOSFET导通时提供额外的驱动电流。它还用作外部电流感应引脚，以实现更精确的电流限制和热管理。
  • VIN：输入电压引脚，接入电源输入，为稳压器提供直流电压。该引脚的电压范围为4.5V至60V。
  • EN：使能引脚，用于控制稳压器的开启和关闭。当EN引脚处于低电平时，稳压器关闭；当处于高电平时，稳压器开启。
  • RT/CLK：多功能引脚，用作频率设置引脚和时钟输入引脚。通过调节RT/CLK引脚的电阻值，可以设置稳压器的开关频率。同时，它还可以用作外部时钟输入引脚。
  • FB：反馈引脚，用于采样输出电压。通过调节FB引脚的电压，可以实现输出电压的精确调节。
  • COMP：比较器引脚，用于调节和控制稳压器的操作。COMP引脚连接到一个误差放大器，该放大器将FB引脚的电压与参考电压进行比较，以控制开关操作。
  • GND：接地引脚，为稳压器提供参考地电平。所有其他引脚都与GND引脚连接，以实现稳定的接地参考。
  • SW：开关引脚，连接高侧MOSFET的源极和低侧续流MOSFET的源极。SW引脚的电压在每个开关周期内都会变化，从而实现输出电压的调节。

原理图及工作原理

TPS54360DDAR器件通过内部的开关管、误差放大器、电流模式控制等电路实现高效的降压稳压功能，具体如下：

  • 开关过程：稳压器内部的开关管在控制电路的驱动下，进行周期性的开关动作。当开关管导通时，输入电压VIN通过开关管和输出电感向输出电容充电，输出电压升高；当开关管关断时，输出电感通过续流二极管向输出电容放电，输出电压维持稳定。
  • 输出电压稳定：输出电压通过外部电压反馈网络与内部基准电压进行比较，误差电压送入内部误差放大器。误差放大器的输出作为控制信号，调节开关管的开关频率和占空比，以实现输出电压的稳定。
  • 电流模式控制：TPS54360DDAR器件采用电流模式控制，通过检测输出电感的电流来实现闭环控制。在每个开关周期的开始，输出电感的电流被采样并与设定的电流基准进行比较。如果输出电感电流大于基准电流，开关管将被关断；如果输出电感电流小于基准电流，开关管将继续导通。这种控制方式可以实现快速的负载响应和良好的环路稳定性。
  • 内部保护功能：TPS54360DDAR器件具有频率折返和热关断功能。在过载或短路情况下，频率折返功能将降低开关频率，以减小功耗和热量。热关断功能则在温度过高时自动关闭稳压器，以防止器件过热损坏。
  • 调频和脉冲跳跃模式：通过RT/CLK引脚可设置开关频率和使能脉冲跳跃模式。在轻负载条件下，脉冲跳跃模式可降低电源电流，提高轻负载条件下的能效。

封装图

TPS54360DDAR器件的封装为HSOP-8。封装图如下所示：

什么是脉冲跳跃模式，如何在TPS54360DDAR器件中启用？

脉冲跳跃模式（Pulse Skipping Mode）是一种开关稳压器在轻负载条件下工作的节能方式。在该模式下，开关稳压器在部分时间停止开关动作，从而降低开关损耗，提高轻负载条件下的能效。脉冲跳跃模式通常在输出电流低于某个设定值时启动。

在TPS54360DDAR器件中，脉冲跳跃模式可以通过RT/CLK引脚设置。将RT/CLK引脚连接至一个外部电阻和电容，可以设置开关频率和脉冲跳跃模式。当负载电流降低到一定程度时，脉冲跳跃模式将自动启动，开关稳压器将停止开关动作，直到输出电压下降到一定值，再重新启动开关动作。这样，在轻负载条件下，脉冲跳跃模式可以降低电源电流，提高能效。

脉冲跳跃模式的启用和设置过程如下：

  1. 将RT/CLK引脚连接至一个外部电阻R和电容C。
  2. 设置合适的电阻R和电容C值，以实现所需的开关频率和脉冲跳跃模式。电阻R和电容C的值将影响开关频率和脉冲跳跃模式的启动电流阈值。
  3. 在轻负载条件下，当输出电流低于设定的脉冲跳跃启动电流阈值时，脉冲跳跃模式将自动启动。
  4. 在脉冲跳跃模式下，开关稳压器将停止开关动作，直到输出电压下降到一定值，再重新启动开关动作。