ZHCSAS1G May 2012 – June 2017 TPS65381-Q1
PRODUCTION DATA.
NOTE
以下 应用 部分的信息不属于 TI 组件规范,TI 不担保其准确性和完整性。客户应负责确定 TI 组件是否适用于其应用。客户应验证并测试其设计是否能够实现,以确保系统功能。
TPS65381-Q1 器件是一款多轨电源,其中包含一个降压前置稳压器、一个线性控制器、一个 5V 线性稳压器、一个可编程 3.3V 或 5V 线性稳压器以及一个线性跟踪稳压器(具有对电池短路或接地短路保护功能)。该器件具有许多诊断和监控功能。该器件为许多不同的应用提供了电源管理 基础。
以下设计要求和设计流程举例说明了如何为用于典型应用的 TPS65381-Q1 器件选择组件值。由于其中的许多稳压器是可调节的,因此提供了公式来计算特定应用的组件值。有关其他参考,另请参阅Section 9.2.1中列出的设计检查清单和应用手册。
NOTE:
在选择电容器时,应考虑以下特性:
在选择电容器时,必须考虑所有这些影响,以便电路具有电容器的应用运行条件(如温度、电压和寿命)下该器件的指定电容。
VBATP 和 VBAT_SAFING 引脚是器件的电源输入。这些电源必须受到电池反向保护。电源还应针对目标应用受到充分的瞬态保护并具有足够的噪声滤波功能。如果应用具有连接至 VBATP 引脚、VBAT_SAFING 引脚或两者的噪声和高电流输出驱动器,则可能需要在输出驱动器和器件之间提供额外的滤波功能。
IGN 引脚是器件的唤醒输入。该输入提供高达 –7V 的保护。在该电压范围之外,IGN 引脚必须受到反向保护。如果噪声的发生时间可能长于指定的抗尖峰脉冲时间,则 IGN 还应针对目标应用受到充分的瞬态保护并具有足够的噪声滤波功能。
必须考虑电感器、输出电容器和输出电容的总有效串联电阻 (ESR),以实现 VDD6 前置稳压器平衡运行。
输出电感器必须大于或等于最小电感 (22μH)。典型的额定电感为 33μH,该设计中选用的也是该值。
VDD6 前置稳压器的有效输出电容的额定值为 22μF 至 47μF。该设计选用了 22μF 的有效电容(在 6V 直流运行点下)。该值允许在电压稳压器输入上提供额外的下游输入电容。要滤除高频信号,请使用并联的 10nF 和 0.1μF 电容器。如果使用更高的有效电容,则电压纹波会降低并且可以降低所需的 ESR。电容器的有效电容应由电容器供应商提供,并且必须针对容差、寿命、温度和运行电压进行降额。
由于 VDD6 前置稳压器采用迟滞架构,因此使用输出电容需要控制 ESR。额定 ESR 范围为 100mΩ 至 300mΩ。使用Equation 1 计算实现平衡运行所需的最小总 ESR。
例如,电容器的数据表指出电容器的 ESR 为 4mΩ,PCB 设计的寄生参数提取为 6mΩ。仍可以使用 100mΩ 的 ESR 电阻器,或者可以将分立式 ESR 电阻器调整为 90mΩ,从而达到至少 100mΩ 的总有效 ESR。如果使用更大的有效电容,则根据公式可能得出低于 100mΩ 的 ESR 值。在这种情况下,仍应将总 ESR 提高至 100mΩ 总 ESR 最小值,以符合规格。
应使用高电压表面贴装式肖特基整流器二极管(如 SS3H9/10 或 MBRS340T3)。
Figure 6-2 显示了该配置。
与 TPS65381-Q1 器件配合使用的微处理器需要 1.23V 的内核电压。
VDD1 线性控制器的输出电压由 VDD1 输出与接地之间的电阻分压器进行设置,分得的电压连接至 VDD1_SENSE 引脚,该电压必须设置为 800mV。为了确保有足够的偏置电流流过电阻分压器,请将 R1 的值选择为 80.6Ω。使用Equation 2 计算 R2 的电阻。
选择标准值 43.2Ω。
NOTE
该电阻分压器中 R1 和 R2 电阻器的容差将影响 VDD1 调节和电压监控容差。建议使用容差为 0.1% 的电阻器。
为 VDD1 线性控制器选择符合Section 4.5中 VDD1 – 具有外部 FET 的 LDO 中的要求的输出 FET。示例输出 FET 包括 BUK9213-30A。输出 FET 的栅极连接至 VDD1_G 引脚。FET 的栅极和源极之间连接一个 100kΩ 电阻器。FET 的漏极连接至 VDD6 前置稳压器输出,该输出用作 VDD1 线性控制器的电源输入。
使用在 1.23V 下具有 22μF 有效电容的低 ESR 陶瓷输出电容器,以符合该数据表中列出的输出电容器的要求。该输出可能需要更大的输出电容器,以确保在负载瞬态期间输出不会降至低于所需的稳压规格,具体取决于应用。VDD1 输出电容的额定值高达 40μF。
Figure 6-3 显示了该配置。
系统的其中一个传感器需要能够跟踪 VDD5 电源的 5V 电源。应设置配置以实现更高的效率。
VDD5 输出连接至 VTRACK1 引脚,该引脚针对跟踪模式配置稳压器。由于输出必须跟踪输入,因此可将 VSFB1 引脚连接至 VSOUT1 引脚,从而在 VSFB1 引脚上使用单位增益反馈。
为了提高效率,请使用 VDD6 前置稳压器作为电源。因此,VDD6 输出连接至 VSIN。在本机上,为 VSIN 引脚采用低 ESR 100nF 陶瓷电容器以稳定输入。
在 VSOUT1 输出上使用本地低 ESR 4.7μF 陶瓷电容器以实现环路稳定。该输出可能需要更大的输出电容器,以确保在负载瞬态期间输出不会降至低于所需的稳压规格,具体取决于应用。VSOUT1 输出电容的额定值高达 10μF。
Figure 6-4 显示了该配置。
系统具有一个需要必须跟踪 VDD3/5 电源(在 3.3V 下运行)的 6V 电源的传感器。
在 3.3V 模式下运行的 VDD3/5 电源连接至 VTRACK1 引脚,该引脚针对跟踪模式配置稳压器。由于输出必须具有增益以使 6V 输出跟踪 3.3V 电源,因此在 VSFB1 引脚上使用增益反馈。为了实现所需的增益,在 VSOUT1 和 VSFB1 引脚之间连接一个电阻分压器。为 RVSFB1 电阻器选择 3.3kΩ 的值以平衡流过电阻分压器的电流,以实现合理的偏置电流和损耗。使用Equation 3 计算 RVSFB2 的电阻。
选择标准值 2.7kΩ。
NOTE
该电阻分压器中 RVSFB1 和 RVSFB2 电阻器的容差将影响 VSOUT1 调节和电压监控容差。建议使用容差为 0.1% 的电阻器。
由于所需的 VSOUT1 输出大于 5V,因此必须将 VBATP 电源用作跟踪电源。因此,将 VBATP 电源连接至 VSIN 引脚。在本机上,为 VSIN 引脚采用低 ESR 100nF 陶瓷电容器以稳定输入。
在 VSOUT1 引脚上使用本地低 ESR 4.7μF 陶瓷电容器以实现环路稳定。该输出可能需要更大的输出电容器,以确保在负载瞬态期间输出不会降至低于所需的稳压规格,具体取决于应用。VSOUT1 输出电容的额定值高达 10μF。
Figure 6-5 显示了该配置。
系统具有一个需要必须跟踪 VDD5 电源(在 5V 下运行)的 9V 电源的传感器。
VDD5 电源连接至 VTRACK1,该引脚针对跟踪模式配置稳压器。由于输出必须具有增益以使 9V 输出跟踪 5V 电源,因此在 VSFB1 引脚上使用增益反馈。为了实现所需的增益,在 VSOUT1 和 VSFB1 引脚之间连接一个电阻分压器。为 RVSFB1 电阻器选择 3.3kΩ 的值以平衡流过电阻分压器的电流,以实现合理的偏置电流和损耗。使用Equation 4 计算 RVSFB2 的电阻。
选择标准值 2.7kΩ。
NOTE
该电阻分压器中 RVSFB1 和 RVSFB2 电阻器的容差将影响 VSOUT1 调节和电压监控容差。建议使用容差为 0.1% 的电阻器。
由于所需的 VSOUT1 输出大于 5V,因此必须将 VBATP 电源用作跟踪电源。因此,将 VBATP 电源连接至 VSIN 引脚。在本机上,为 VSIN 引脚采用低 ESR 100nF 陶瓷电容器以稳定输入。
在 VSOUT1 引脚上使用本地低 ESR 4.7μF 陶瓷电容器以实现环路稳定。该输出可能需要更大的输出电容器,以确保在负载瞬态期间输出不会降至低于所需的稳压规格,具体取决于应用。VSOUT1 输出电容的额定值高达 10μF。
Figure 6-6 显示了该配置。
如果系统需要不跟踪任何其他电源的 4.5V 电源,则将 VTRACK1 引脚接地 (GND),即配置为非跟踪模式稳压器。输出现在与 VSFB1 引脚上的 2.5V 固定基准电压 (Vref) 成正比。由于输出必须具有增益以生成 4.5V 输出,因此将在 VSFB1 引脚上使用增益反馈。为了实现所需的增益,在 VSOUT1 和 VSFB1 引脚之间连接一个电阻分压器。为 RVSFB1 电阻器选择 3.3kΩ 的值以平衡流过电阻分压器的电流,以实现合理的偏置电流和损耗。使用Equation 5 计算 RVSFB2 的电阻。
选择标准值 2.7kΩ。
NOTE
该电阻分压器中 RVSFB1 和 RVSFB2 电阻器的容差将影响 VSOUT1 调节和电压监控容差。建议使用容差为 0.1% 的电阻器。
为了提高效率,VDD6 前置稳压器是电源,因此 VDD6 输出连接至 VSIN 引脚。在本机上,为 VSIN 引脚采用低 ESR 100nF 陶瓷电容器以稳定输入。
在 VSOUT1 引脚上使用本地低 ESR 4.7μF 陶瓷电容器以实现环路稳定。该输出可能需要更大的输出电容器,以确保在负载瞬态期间输出不会降至低于所需的稳压规格,具体取决于应用。VSOUT1 输出电容的额定值高达 10μF。
Figure 6-7 显示了该配置。
有关应用曲线,请参阅Table 6-1 中列出的图。
图标题 | 图编号 |
---|---|
SPI SDO 缓冲器拉电流和灌电流 | Figure 4-3 |
VDD6 降压效率 | Figure 4-4 |