TPS54202DDCR器件介绍

TPS54202DDCR是一款由德州仪器（Texas Instruments）制造的同步降压转换器。它属于TPS54200系列，是一款高性能、高效率的电源管理解决方案。该器件能够提供高达2.5 A的输出电流，工作电压范围为4.5 V至14 V，输出电压可调范围为0.8 V至输出电压跟踪范围（1.2 V至VIN）。广泛应用于各种电子设备和系统，如通信设备、计算机、工业控制、医疗设备、消费电子产品等，为这些设备中的微处理器、数字信号处理器（DSP）和其他低压组件提供稳定的电源。

TPS54202DDCR器件特点

  1. 宽输入电压范围：4.5V至28V，可适应多种电源条件。
  2. 高效率：由于采用同步降压转换器架构，该器件具有较高的效率。
  3. 集成式开关场效应晶体管（FET）：该器件内部集成了两个开关场效应晶体管，减少了外部元件的数量，提高了可靠性。
  4. 内部回路补偿：通过内部回路补偿，简化了电路设计，减少了外部元件的数量。
  5. 5ms内部软启动功能：软启动功能可以减小启动电流，保护电源网络免受浪涌电流的影响。
  6. 高功率密度：通过集成MOSFET并采用SOT-23封装，该器件实现了高功率密度，减小了PCB的占用空间。
  7. 高级生态模式实现：该模式最大限度地提高了轻负载效率并降低了功率损耗。
  8. 扩频操作：为了降低EMI（电磁干扰），该器件采用了扩频操作。
  9. 过流保护和过压保护：该器件具有过流保护和过压保护功能，可防止过流或过压对器件造成损坏。
  10. 热关断功能：当器件温度过高时，会自动关闭，以保护系统免受过热的影响。

引脚介绍

以下是TPS54202DDCR器件的6个引脚的详细介绍：

  • GND：接地引脚。该引脚与系统的地线连接，为器件提供参考电压。
  • SW：开关节点引脚。该引脚连接内部MOSFET开关的漏极，输出电流从此引脚流入或流出。在开关节点引脚上会产生高频开关噪声，建议在该引脚上并联一个小电容（如100 pF至1 nF）以减少噪声。
  • VIN：输入电压引脚。该引脚接收输入电源电压，范围为4.5 V至14 V。输入电压通过内部MOSFET开关调节后，提供给输出端。
  • FB：反馈引脚。该引脚用于监测输出电压并将其与内部基准电压进行比较。通过调节外部电阻分压器，可以设置输出电压。
  • EN：使能引脚。该引脚用于控制器件的开启和关闭。当EN引脚电压高于1.2 V时，器件开始工作；当EN引脚电压低于0.4 V时，器件进入关断状态。可以通过在EN引脚上设置一个阈值电压（例如1.2 V）来控制器件的开启和关闭。
  • BOOT：启动引脚。该引脚用于启动内部振荡器和调节器。在正常工作期间，BOOT引脚电压应高于VDD电压（通常为1.2 V），以确保器件正常工作。在关断状态下，BOOT引脚电压应低于VDD电压，以降低功耗。

原理图及工作原理

  • 输入电压：VIN引脚接收输入电源电压，范围为4.5 V至14 V。输入电压通过内部MOSFET开关调节后，提供给输出端。
  • 输出电压调节：通过调节外部电阻分压器，可以设置输出电压。输出电压通过反馈引脚（FB）与内部基准电压进行比较，实现输出电压的稳定。
  • 开关节点：SW引脚连接内部MOSFET开关的漏极，输出电流从此引脚流入或流出。在开关节点引脚上会产生高频开关噪声，建议在该引脚上并联一个小电容（如100 pF至1 nF）以减少噪声。
  • 使能控制：EN引脚用于控制器件的开启和关闭。当EN引脚电压高于1.2 V时，器件开始工作；当EN引脚电压低于0.4 V时，器件进入关断状态。可以通过在EN引脚上设置一个阈值电压（例如1.2 V）来控制器件的开启和关闭。
  • 启动：BOOT引脚用于启动内部振荡器和调节器。在正常工作期间，BOOT引脚电压应高于VDD电压（通常为1.2 V），以确保器件正常工作。在关断状态下，BOOT引脚电压应低于VDD电压，以降低功耗。

封装图

TPS54202DDCR器件的封装为SOT-23。封装图如下所示：

如何利用TPS54202DDCR提高计算机和服务器的电源效率？

  1. 选择合适的输出电压：根据计算机和服务器中不同组件的电压需求，设置TPS54202DDCR的输出电压。这样可以避免过度供电，降低能耗。
  2. 调整开关频率：根据系统需求，调整TPS54202DDCR的开关频率，以优化电源转换效率。较高的开关频率可能导致更高的功耗，因此需要在效率和成本之间找到平衡。
  3. 使用合适的外部元件：为了最大限度地提高电源效率，需要选择合适的外部元件，如电感、电容和电阻。这些元件应具有低损耗、高稳定性和小尺寸的特点。
  4. 采用多路输出设计：如果计算机和服务器中存在多种电压需求，可以考虑采用多路输出设计，以满足不同组件的供电需求。这样可以避免不必要的电压转换，降低能耗。
  5. 利用使能功能：通过TPS54202DDCR的使能功能，可以根据系统需求控制电源的开启和关闭。在不使用设备时，可以关闭电源，以降低能耗。
  6. 优化布局和布线：在PCB设计过程中，应优化电源转换器的布局和布线，以减少噪声和电磁干扰。这可以提高电源转换效率，降低系统能耗。