TPS63021 带4A开关的高效单电感降压-升压转换器数据手册

TPS6302x 器件为由两节或三节碱性电池、镍镉或镍氢电池、单节锂离子或锂聚合物电池、超级电容器或其他电源轨供电的产品提供电源解决方案。支持高达 3 A 的输出电流。使用电池时，它们可以放电至低于 2 V。降压-升压转换器基于固定频率脉宽调制 （PWM） 控制器，使用同步整流来获得最大效率。在低负载电流下，转换器进入省电模式，以在较宽的负载电流范围内保持高效率。可以禁用省电模式，强制转换器在固定开关频率下工作。开关中的最大平均电流限制为4 A的典型值。输出电压可使用外部电阻分压器进行编程，或固定在芯片内部。可以禁用转换器以最大限度地减少电池消耗。在关机期间，负载与电池断开连接。

TPS6302x 器件在 –40°C 至 85°C 的自由空气温度范围内工作。 这些器件采用 14 引脚 VSON 封装，尺寸为 3 mm × 4 mm （DSJ）。
*附件：tps63021.pdf

特性

• 输入电压范围：1.8 V 至 5.5 V
• 可调输出电压：1.2 V 至 5.5 V
• V 的输出电流 在 > 2.5 V、V 外 = 3.3 V：2 A
• 在整个负载范围内实现高效率
  • 工作静态电流：25 μA
  • 省电模式，带模式选择
• 平均电流模式降压-升压架构
  • 模式之间的自动转换
  • 2.4 MHz 的固定频率工作
  • 可同步
• 功率良好输出
• 安全和稳健的作特性
  • 过热、过压保护
  • 关机期间负载断开

参数

方框图

‌1. 核心特性‌

• ‌输入电压范围‌：1.8 V 至 5.5 V，支持多种电源（如碱性电池、锂电池、超级电容等）。
• ‌输出电压‌：
  • TPS63020：可调（1.2 V 至 5.5 V）。
  • TPS63021：固定 3.3 V。
• ‌输出电流‌：
  • 升压模式（VIN < V OUT ）：最高 3 A。
  • 降压模式（VIN > V OUT ）：最高 4 A。
• ‌效率‌：全负载范围内高效（典型值 >90%），支持节能模式（静态电流仅 25 µA）。
• ‌开关频率‌：2.4 MHz，支持外部同步。

‌2. 关键功能‌

• ‌动态电压定位‌：轻载时输出电压略高（+3%），为瞬态负载提供裕量。
• ‌动态电流限制‌：根据输入电压和温度自动调整，保护器件。
• ‌电源管理‌：
  • 使能引脚（EN）控制启停，关断时负载与输入完全断开。
  • 电源良好（PG）信号指示输出电压状态。
• ‌保护机制‌：过压、欠压锁定（UVLO）、过温保护（OTP）。

‌3. 应用场景‌

• ‌便携设备‌：条码扫描仪、电子烟、单板计算机。
• ‌通信设备‌：PLC、光模块、无线通信。
• ‌备份电源‌：电表、固态硬盘（SSD）的超级电容供电。
• ‌温度控制‌：热电冷却器（TEC）驱动。

‌4. 设计要点‌

• ‌电感选择‌：推荐 1 µH 或 1.5 µH，需满足饱和电流要求（如 5.1 A）。
• ‌电容配置‌：
  • 输入电容：≥10 µF（陶瓷电容优先）。
  • 输出电容：3×22 µF（低ESR陶瓷电容）。
• ‌布局建议‌：
  • 主电流路径短而宽，功率地与控制地单点连接。
  • 反馈电阻靠近FB引脚，减少噪声干扰。

‌5. 典型电路‌

• ‌TPS63020可调输出‌：通过外部电阻分压器设置电压（如 R1=1 MΩ，R2=180 kΩ 输出 3.3 V）。
• ‌TPS63021固定输出‌：FB引脚直接连接V OUT 。
• ‌优化设计工具‌：支持WEBENCH® Power Designer定制方案。

‌6. 封装与订购信息‌

• ‌封装‌：14引脚VSON（3 mm × 4 mm），带散热焊盘。
• ‌工作温度‌：-40°C 至 85°C（工业级）。
• ‌订购型号‌：区分可调（TPS63020）与固定输出（TPS63021）版本。