德州儀器TPS54160DGQR DCDC電源芯片中文資料

一、型號(hào)與類型

TPS54160DGQR是德州儀器（Texas Instruments，簡(jiǎn)稱TI）生產(chǎn)的一款高性能DC-DC開關(guān)穩(wěn)壓器芯片。該芯片屬于PMIC（電源管理集成電路）類別，具體為穩(wěn)壓器中的DC-DC開關(guān)穩(wěn)壓器。TPS54160DGQR以其集成型高側(cè)MOSFET和廣泛的輸入輸出電壓范圍，成為眾多電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可或缺的關(guān)鍵組件。

　　廠商名稱：TI德州儀器

　　元件分類：DCDC電源芯片

　　中文描述： 具有Eco-Mode的3.5V至60V輸入、1.5A降壓轉(zhuǎn)換器

　　英文描述： 3.5V to 60V Input，1.5A Step-Down Converter with Eco-Mode

　　數(shù)據(jù)手冊(cè)：http://www.kmzr.net.cn/data/k09-36649467-TPS54160DGQR.html

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　　TPS54160DGQR概述

　　TPS54160A器件是一款帶有集成型高側(cè)MOSFET的60V，1.5A，降壓穩(wěn)壓器。電流模式控制提供了簡(jiǎn)單外部補(bǔ)償和靈活組件選擇。一個(gè)低紋波脈沖跳躍模式將無負(fù)載經(jīng)穩(wěn)壓輸出電源電流減小至116μA。通過使用使能引腳，可將關(guān)斷電源電流減少至1.3μA。

　　欠壓閉鎖在內(nèi)部設(shè)定為2.5V，但可采用使能引腳將之提高。輸出電壓?jiǎn)?dòng)斜坡受控于慢啟動(dòng)引腳，該引腳還可以通過配置成控制排序/跟蹤。一個(gè)開漏電源正常信號(hào)表示輸出處于其標(biāo)稱電壓的94%至107%之內(nèi)。

　　寬開關(guān)頻率范圍允許對(duì)效率及外部組件尺寸進(jìn)行優(yōu)化。頻率折返和熱關(guān)斷功能在過載情況下保護(hù)部件。

　　TPS54160DGQR中文參數(shù)

　　制造商:Texas Instruments

　　產(chǎn)品種類:開關(guān)穩(wěn)壓器

　　安裝風(fēng)格:SMD/SMT

　　封裝/箱體:MSOP-PowerPad-10

　　拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):Buck

　　輸出電壓:800 mV to 58 V

　　輸出電流:1.5 A

　　輸出端數(shù)量:1 Output

　　輸入電壓（最小值）:3.5 V

　　輸入電壓（最大值）:60 V

　　靜態(tài)電流:116 uA

　　開關(guān)頻率:581 kHz

　　最小工作溫度:-40 C

　　最大工作溫度:+150 C

　　系列:TPS54160

　　商標(biāo):Texas Instruments

　　高度:1.02 mm

　　輸入電壓:3.5 V to 60 V

　　TPS54160DGQR引腳圖

二、工作原理

TPS54160DGQR芯片的工作原理基于降壓（Buck）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過內(nèi)部集成的高側(cè)MOSFET和精密的電流模式控制，實(shí)現(xiàn)高效率的電壓轉(zhuǎn)換。在輸入電壓高于所需輸出電壓時(shí)，芯片通過控制MOSFET的開關(guān)狀態(tài)，將多余的電壓以脈沖形式耗散，從而將輸出電壓穩(wěn)定在預(yù)設(shè)值。

電流模式控制是該芯片的核心技術(shù)之一，它允許通過簡(jiǎn)單的外部補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電壓輸出，并提供了靈活的組件選擇空間。此外，TPS54160DGQR還具備低紋波脈沖跳躍模式，該模式在輕負(fù)載或空載情況下，通過減少不必要的開關(guān)動(dòng)作，將電源電流降至極低水平（如116μA），從而顯著提升整體能效。

三、特點(diǎn)

1. 寬輸入電壓范圍：TPS54160DGQR支持3.5V至60V的寬輸入電壓范圍，使其能夠適用于多種不同的電源環(huán)境。

2. 高效能：通過集成高側(cè)MOSFET和優(yōu)化的電流模式控制，該芯片在全負(fù)載范圍內(nèi)均能保持高效率。特別是在輕負(fù)載時(shí)，低紋波脈沖跳躍模式能夠顯著降低功耗。

3. 靈活的輸出電壓調(diào)節(jié)：輸出電壓可調(diào)范圍廣泛，從0.8V至58V，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的需求。

4. 多種保護(hù)功能：包括欠壓閉鎖（UVLO）、過流保護(hù)（OCP）、熱關(guān)斷等，確保芯片在異常情況下能夠自動(dòng)保護(hù)，防止損壞。

5. 小型化封裝：采用MSOP-10和超薄VSON封裝，具有PowerPAD設(shè)計(jì)，便于PCB布局和散熱，同時(shí)減小了整體系統(tǒng)體積。

6. 易于配置與調(diào)試：通過簡(jiǎn)單的外部引腳配置，即可實(shí)現(xiàn)輸出電壓調(diào)整、啟動(dòng)斜坡控制、排序/跟蹤等功能。

四、應(yīng)用

TPS54160DGQR芯片因其出色的性能和廣泛的應(yīng)用范圍，被廣泛應(yīng)用于多種電子設(shè)備中，包括但不限于：

1. 工業(yè)控制系統(tǒng)：在工業(yè)自動(dòng)化、過程控制等領(lǐng)域，TPS54160DGQR為各種傳感器、執(zhí)行器等提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。

2. 汽車電子：在車載娛樂系統(tǒng)、GPS導(dǎo)航、車載攝像頭等應(yīng)用中，該芯片為各種電子設(shè)備提供高效的電源解決方案。

3. 通信設(shè)備：在基站、路由器、交換機(jī)等通信設(shè)備中，TPS54160DGQR為內(nèi)部電路提供穩(wěn)定的電壓轉(zhuǎn)換，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

4. 便攜式設(shè)備：在智能手機(jī)、平板電腦、移動(dòng)電源等便攜式設(shè)備中，該芯片以其高效能和小型化封裝，成為電源管理系統(tǒng)的優(yōu)選方案。

五、參數(shù)

以下是TPS54160DGQR芯片的主要參數(shù)：

• 輸入電壓范圍：3.5V至60V

• 輸出電壓范圍：0.8V至58V（可調(diào)）

• 輸出電流：1.5A

• 開關(guān)頻率：100kHz至2.5MHz（可調(diào)）

• 靜態(tài)電流：116μA（工作），1.3μA（關(guān)斷）

• 工作溫度范圍：-40°C至+150°C

• 封裝形式：MSOP-10，超薄VSON

• 尺寸：3mm x 3mm（MSOP），高度1.02mm

• 重量：23.500mg

• 保護(hù)功能：欠壓閉鎖（UVLO）、過流保護(hù)（OCP）、熱關(guān)斷

六、詳細(xì)引腳說明

TPS54160DGQR芯片具有多個(gè)引腳，每個(gè)引腳都承擔(dān)著特定的功能。以下是一些關(guān)鍵引腳的說明：

• VIN：輸入電壓引腳，連接至外部電源。

• VOUT：輸出電壓引腳，為負(fù)載提供穩(wěn)定的電壓輸出。

• EN：使能引腳，通過控制該引腳的高低電平，可以控制芯片的開關(guān)狀態(tài)。

• SS/TRK：慢啟動(dòng)/排序/跟蹤引腳，用于控制輸出電壓的啟動(dòng)斜坡以及與其他電源的排序/跟蹤功能。

• PG：電源良好（Power Good）引腳：此引腳通常用于輸出一個(gè)邏輯信號(hào)，表示輸出電壓已達(dá)到并穩(wěn)定在預(yù)設(shè)的容差范圍內(nèi)。在系統(tǒng)啟動(dòng)或復(fù)位過程中，該引腳的狀態(tài)可以被用來監(jiān)測(cè)電源是否準(zhǔn)備就緒，以確保其他依賴該電源的電路或子系統(tǒng)能夠安全、可靠地啟動(dòng)。

• FB：反饋（Feedback）引腳，通過連接至一個(gè)分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，該引腳用于感測(cè)輸出電壓并將其與內(nèi)部參考電壓進(jìn)行比較，從而調(diào)整MOSFET的開關(guān)狀態(tài)，以保持輸出電壓的穩(wěn)定。

• COMP：補(bǔ)償（Compensation）引腳，用于連接外部補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，以優(yōu)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)。通過調(diào)整補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，設(shè)計(jì)師可以針對(duì)特定的應(yīng)用需求調(diào)整系統(tǒng)的帶寬、相位裕度等性能指標(biāo)。

• RT/CLK：電阻定時(shí)/時(shí)鐘（Resistor Timing/Clock）引腳，根據(jù)外部連接的電阻值或特定配置，該引腳可以用于設(shè)置開關(guān)頻率或作為時(shí)鐘信號(hào)的輸入/輸出。在TPS54160DGQR中，它主要用于設(shè)置開關(guān)頻率。

• GND：接地引腳，連接至系統(tǒng)的地平面，為芯片提供穩(wěn)定的參考電位。

• BOOT：?jiǎn)?dòng)（Bootstrap）引腳，在某些配置中，該引腳用于為內(nèi)部高側(cè)MOSFET的柵極提供必要的偏置電壓。在TPS54160DGQR中，這個(gè)引腳的具體功能可能根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和配置而有所不同。

七、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

在設(shè)計(jì)包含TPS54160DGQR的電源管理系統(tǒng)時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：

1. 輸入電容選擇：為了確保輸入電壓的穩(wěn)定性和減小輸入噪聲，應(yīng)在VIN引腳附近放置足夠大的電解電容和陶瓷電容。電解電容用于提供低頻能量存儲(chǔ)，而陶瓷電容則用于濾除高頻噪聲。

2. 輸出電容選擇：輸出電容的選擇對(duì)輸出電壓的紋波和瞬態(tài)響應(yīng)有重要影響。應(yīng)選用低ESR（等效串聯(lián)電阻）的電容，并根據(jù)輸出電流和期望的紋波電壓來確定電容的容量。

3. 布局與布線：合理的PCB布局和布線對(duì)于電源管理系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。應(yīng)盡量縮短電源路徑的長(zhǎng)度，避免在高頻信號(hào)路徑附近布置電源線和地線，以減少電磁干擾。

4. 散熱設(shè)計(jì)：TPS54160DGQR在高負(fù)載條件下可能會(huì)產(chǎn)生一定的熱量。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)纳岽胧?，如使用散熱片、增加通風(fēng)孔等，以確保芯片的工作溫度始終保持在允許范圍內(nèi)。

5. 保護(hù)電路設(shè)計(jì)：為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性和安全性，可以在輸入端添加過壓保護(hù)電路，在輸出端添加短路保護(hù)電路等。這些保護(hù)電路可以在異常情況下迅速切斷電源或限制電流，防止芯片和其他電路元件受損。

八、總結(jié)

TPS54160DGQR作為德州儀器生產(chǎn)的一款高性能DC-DC開關(guān)穩(wěn)壓器芯片，以其寬輸入電壓范圍、高效能、靈活的輸出電壓調(diào)節(jié)和多種保護(hù)功能等特點(diǎn)，在工業(yè)控制、汽車電子、通信設(shè)備和便攜式設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。通過合理的電路設(shè)計(jì)和布局布線，可以充分發(fā)揮該芯片的性能優(yōu)勢(shì)，為電子設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的電源供應(yīng)。在未來的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，TPS54160DGQR將繼續(xù)發(fā)揮其重要作用，推動(dòng)電子技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步。