Texas Instruments TPS631010/TPS631011降压-升压转换器是一款恒定频率峰值电流模式控制降压-升压转换器，采用微型晶圆芯片级封装。该降压-升压式转换器的工作输出电流为1.5A，输入电压范围为1.6V至5.5V。当输入电压近似等于输出电压时，TPS631010/TPS631011转换器自动以升压、降压或3周期降压-升压模式运行。该降压-升压式转换器在8μA静态电流和省电模式下工作，可在轻负载至空载条件下实现最高效率。TPS631010/TPS631011转换器非常适合用于TWS、系统前置稳压器、负载点调节、指纹、摄像头传感器和稳压器。

数据手册：*附件：Texas Instruments TPS631010，TPS631011降压-升压转换器数据手册.pdf

特性

• 输入电压范围：1.6V至5.5V
  • 器件输入电压：>1.65V（启动）
• 输出电压范围：1.2 V至5.5 V（可调）
• 高输出电流能力：3 A峰值开关电流
  • VIN ≥ 3V、VOUT = 3.3V时，输出电流为2A
  • VIN ≥ 2.7V、VOUT = 3.3V时，输出电流为1.5A
• 在整个负载范围内具有高效率
  • 静态电流：8μA（典型值）
  • 可配置自动省电模式和强制PWM模式
• 峰值电流降压-升压模式架构
  • 无缝模式转换
  • 正向和反向电流操作
  • 启动至预偏置输出
  • 固定频率运行，2MHz开关频率
• 安全可靠的运行特性
  • 过流和短路保护
  • 集成软启动，采用有源斜坡
  • 过热和过压保护
  • 带负载断开的真正关断功能
  • 正向和后向电流限制
• 工作温度范围：-40 °C至125 °C
• 较小的解决方案尺寸
  • 小尺寸1 µH电感器
  • 1.803mm x 0.905mm（WCSP）

框图

典型应用电路

TPS631010/TPS631011 降压-升压转换器技术解析与应用指南

一、产品概述

TPS631010和TPS631011是德州仪器(TI)推出的高性能降压-升压DC/DC转换器，采用创新的1.803mm×0.905mm WCSP封装。这两款器件专为输入电压可能高于或低于输出电压的应用场景设计，适用于TWS耳机、智能锁、光通信模块等领域。

‌核心特性‌：

• ‌宽输入电压范围‌：1.6V至5.5V（启动需>1.65V）
• ‌宽输出电压范围‌：1.2V至5.5V（可调，PFM模式下支持1.0V）
• ‌高输出电流‌：3A峰值开关电流（VIN≥3V时2A连续输出）
• ‌多种工作模式‌：支持PFM/PWM自动切换和强制PWM模式
• ‌高效率设计‌：8μA典型静态电流，轻载效率优化
• ‌全面保护功能‌：过流/短路/过温/过压保护
• ‌超小型封装‌：集成1μH电感，解决方案尺寸极小

二、关键技术创新

1. 峰值电流模式控制架构

• 采用固定频率(2MHz)峰值电流模式控制
• 无缝切换降压/升压/降压-升压三种工作模式
• 支持正向和反向电流操作
• 预偏置输出启动能力

2. 智能模式管理

• ‌自动PFM模式‌：轻载时自动进入PFM提高效率
• ‌强制PWM模式‌：保持固定频率降低输出纹波
• ‌输出放电功能‌(仅TPS631011)：EN禁用时主动放电

3. 集成化设计

• 集成6.5mΩ高边和2mΩ低边MOSFET
• 内置自举二极管
• 支持100V/ns开关边沿速率

三、电气特性详解

1. 极限参数

参数	最小值	最大值	单位
输入电压	-0.3	6.0	V
开关节点电压(10ns)	-2.0	7.0	V
工作结温	-40	150	°C
存储温度	-65	150	°C

2. 典型性能(VIN=3.8V, VOUT=3.3V)

• ‌效率曲线‌：
  • 峰值效率达95%(3.3V输出)
  • 轻载效率>90%(PFM模式)
• ‌静态电流‌：
  • 关断模式：0.9μA(最大)
  • 工作模式：6.1μA(最大)
• ‌保护特性‌：
  • 过压保护阈值：5.75V(典型)
  • 热关断阈值：160°C

四、行业应用方案

1. 消费电子

• TWS耳机充电仓
• 智能门锁电源
• 便携设备POL电源

2. 通信设备

• 光模块电源稳压
• 5G小基站供电
• 交换机/路由器

3. 工业系统

• 传感器电源
• 数据采集设备
• 测试测量仪器

五、设计注意事项

1. ‌热管理‌：
   • θJA=84°C/W(WCSP封装)
   • 最大功耗PD=(1-η)×PIN
   • 确保结温<125°C
2. ‌稳定性考量‌：
   • 最小输出电容：
     • 1.2V≤VOUT≤3.6V：10.4μF
     • 3.6V
   • 使用低ESR陶瓷电容
3. ‌EMI优化‌：
   • 优化输入滤波器设计
   • 采用屏蔽电感
   • 敏感信号远离开关节点