TPS62730与TPS62733降压转换器：超低功耗无线应用的理想之选

在电子设备的设计中，电源管理模块的性能往往对整个系统的功耗和稳定性起着关键作用。特别是在超低功耗无线应用领域，高效、可靠的降压转换器显得尤为重要。德州仪器（Texas Instruments）推出的TPS62730和TPS62733降压转换器，正是为满足这一需求而设计的。

文件下载：TPS62733EVM-726.pdf

一、产品概述

TPS62730和TPS62733是专为超低功耗无线应用优化的高频同步降压直流 - 直流转换器。它们主要用于为德州仪器的低功耗无线亚1GHz和2.4GHz射频收发器供电。这两款转换器通过高效的降压电压转换，降低了在发射（TX）和接收（RX）模式下从电池汲取的电流消耗。它们能够提供高达100mA的输出电流，并且允许使用小型且低成本的片式电感器和电容器。其输入范围为1.9V至3.9V直流，支持大多数锂离子原电池化学体系。

二、关键特性

超低功耗旁路模式

TPS62730和TPS62733具有超低功耗旁路模式，典型电流消耗仅为30nA，这对于支持现代射频收发器的低功耗模式非常重要。在旁路模式下，输入通过内部2Ω的旁路场效应晶体管（FET）连接到VOUT引脚。当输入（电池）电压降至旁路转换阈值时，设备会自动进入旁路模式。

两种工作模式

这两款器件有两种工作模式：开关降压模式和直流旁路模式。当输入电压降至旁路阈值（比调节电压高几毫伏）时，集成电路（IC）会自动关闭开关，从而节省开关的偏置功率。用户也可以通过将ON/BYP引脚拉低来在较高输入电压下实现旁路模式，但需要注意的是，在某些应用中，如果输入电压对系统来说过高，应谨慎进行模式转换。同时，不要让ON/BYP引脚浮空，否则IC可能处于未知状态或模式，输出电压可能在输入电压和调节电压之间波动。

三、性能规格

规格	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入直流电压，Vin		1.9		3.9	V
输出直流电压，Vout（TPS62730EVM - 726，ON/BYP = HIGH且Vin > V_IT_BYP）			2.1		V
输出直流电压，Vout（TPS62733EVM - 726，ON/BYP = HIGH且Vin > V_IT_BYP）			2.3		V
输出电流		0		100	mA

四、测试评估

测试设备

• 可调节的1.8V至4V直流电源，电流限制设置为约150mA。
• 负载：系统负载或电阻负载（≥21Ω）。
• 三个Fluke 75数字万用表（或等效或更好的型号）。
• 示波器，型号为TDS222（或等效或更好的型号）。

设备和评估模块（EVM）设置

按照特定的连接和配置要求进行设置，例如将J1（Vin）连接到预设为3.3V直流、电流限制为150mA的电源正极，将J2 - 1（+ SNS）输入连接到数字万用表#1的正极等。同时，将示波器设置为200ns/div，CH1为正触发、直流耦合，CH2为交流耦合且10mV/div。

测试步骤

1. 确保EVM设置符合要求，并将电源预设为3.3V直流，电流限制约为150mA。
2. 开启输入电源，验证输入电压约为3.3V直流（通过数字万用表1），对于TPS62730或TPS62733，输出电压分别约为2.1V或2.3V直流（通过数字万用表2）。
3. 观察CH1和CH2，验证占空比接近70%，纹波小于10mV。
4. 在0至100mA（对应1kΩ至21Ω（TPS62730）或1kΩ至23Ω（TPS62733））之间变化负载，观察开关波形从具有不连续振铃的脉冲频率调制（PFM）模式到脉冲宽度调制（PWM）模式的变化。对于轻负载，可能需要将示波器的时间刻度更改为1µs/div。
5. 将输入电压从3.3V直流变化到3.9V直流，再回到2.4V直流，观察占空比的变化。
6. 将输入电压从2.4V直流降低到1.9V直流，验证开关器自动进入旁路模式，关闭开关器并开启内部旁路FET。输出应为输入电压减去通过导通FET的IR压降（约2Ω）。STAT引脚应进入高阻抗状态，R1将其拉至输出电压。
7. 将跳线JP1上的分流器从ON位置移动到Bypass位置，注意此时开关器关闭，输入电压通过旁路开关切换到输出。输出应为输入电压减去通过导通FET的IR压降（约2Ω）。STAT引脚应进入高阻抗状态，R1将其拉至输出电压。然后将跳线JP1上的分流器移回ON位置。
8. 后续步骤可根据相应的波形图确定示波器的设置，观察从转换器开关模式到旁路模式的转换、从旁路模式到转换器开关模式的转换、热插拔电源启动以及输出负载瞬态变化等情况。

五、原理图、物理布局和物料清单

原理图

提供了TPS62730和TPS62733 EVM板的原理图，有助于工程师了解电路的连接和工作原理。

物理布局

包括装配层、顶层和底层的物理布局图，方便工程师进行电路板的设计和制作。

物料清单

详细列出了EVM所需的各种元件，如电容器、电感器、电阻器和集成电路等，包括元件的数量、参考编号、值、描述、尺寸、部件编号和制造商等信息。

六、注意事项

评估板使用限制

该评估板仅用于实验室/开发环境中的初步可行性评估，并非成品电气设备，不适合普通消费者使用。使用时需由熟悉电气机械组件、系统和子系统处理危险和应用风险的技术合格电子专家进行操作。

安全责任

用户需承担确保产品安全和符合所有相关法律法规和监管要求的全部责任，包括保证EVM与人体之间的接口设计具有适当的隔离和安全限制可触及泄漏电流的措施，以最小化电击危险。同时，要合理使用EVM，避免因超出规定的额定值（如输入和输出电压、电流、功率和环境范围）而导致财产损失、人身伤害或死亡。

法规合规

该EVM和/或配套硬件可能受美国联邦通信委员会（FCC）和加拿大工业部（IC）规则的约束。对于不受上述规则约束的EVM，仅用于工程开发、演示或评估目的，不被视为适合一般消费者使用的成品。使用时需遵守当地关于无线电频谱分配和功率限制的法律，确保在合法的频率空间和功率限制内操作。

七、总结

TPS62730和TPS62733降压转换器凭借其超低功耗旁路模式、高效的降压转换能力以及支持多种电池化学体系等特性，为超低功耗无线应用提供了可靠的电源解决方案。通过详细的测试评估和相关的原理图、物理布局及物料清单，工程师可以更好地了解和应用这两款转换器。在使用过程中，务必遵守相关的注意事项和法规要求，以确保设计的安全性和可靠性。大家在实际应用中，是否遇到过类似的电源管理问题呢？又有哪些独特的解决方案呢？欢迎在评论区分享。