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TPS60231RGTR 发布时间 时间:2024/6/4 15:25:12 查看 阅读:197

TPS60231RGTR是一款高效的电压转换器芯片,由德州仪器(Texas Instruments)公司生产。该芯片采用了集成开关电源传输器和高频振荡器,可实现高效的升压转换。它适用于电池供电设备、便携式电子产品以及其他需要较高输出电压的应用。
  TPS60231RGTR采用了升压转换器的工作原理。当输入电压(Vin)施加到芯片上时,内部的高频振荡器将输入电压转换为高频脉冲信号。这个高频信号经过集成开关电源传输器,通过电感和输出电容进行滤波,最终得到所需的输出电压(Vout)。

基本结构

TPS60231RGTR的基本结构包括以下几个主要部分:
  1、输入电压稳压器:用于稳定输入电压,防止输入电压的波动对芯片的工作产生影响。
  2、高频振荡器:负责将输入电压转换为高频脉冲信号。高频振荡器通常由振荡电路和振荡控制电路组成。
  3、集成开关电源传输器:将高频脉冲信号传输到输出端,通过控制开关管的导通和截止来实现对输出电压的调节。
  4、输出滤波电感和电容:用于滤除高频脉冲信号中的杂散干扰,使输出电压趋近于直流电压。
  5、反馈电路:监测输出电压,将反馈信号传输到高频振荡器和集成开关电源传输器,用于控制输出电压的稳定性和精度。

参数

1、输入电压范围:2.7V至16V
  2、输出电压范围:0.8V至5.5V
  3、输出电流:最大200mA
  4、开关频率:500kHz
  5、效率:高达90%
  6、工作温度范围:-40°C至+125°C

特点

1、高集成度:该芯片集成了开关管、限流器、反向电流保护、短路保护等功能,减少了外部元件的数量和占用空间。
  2、低功耗:在轻载和待机模式下,芯片能够实现极低的静态电流,从而延长电池寿命。
  3、抗干扰性强:芯片内部采用了抗电磁干扰(EMI)技术,减少了外界干扰对芯片的影响。
  4、可调节输出电压:通过外部电阻调节器可以实现对输出电压的调节,提高了设计的灵活性。
  5、过温保护:芯片内部集成了过温保护功能,当芯片温度超过设定阈值时,会自动降低开关频率以降低温度。

工作原理

1、输入电压通过输入电感和输入电容被稳压,然后进入集成开关的控制器。
  2、控制器的PWM信号驱动功率开关,将输入电压转换为脉冲信号。
  3、脉冲信号经过输出电感和输出电容滤波,形成稳定的输出电压。
  4、输出电压经过反馈电路进行采样,与参考电压进行比较,通过调整PWM信号的占空比来实现稳定的输出电压。

应用

TPS60231RGTR适用于多种应用场景,包括便携式设备、嵌入式系统、工业自动化和通信设备等。它可以用于供电LCD显示屏、摄像头模块、传感器、无线模块等电子设备。由于其高效率和稳定性,它在电池供电系统和电源管理中得到广泛应用。

设计流程

TPS60231RGTR的设计流程主要包括以下几个步骤:
  1、确定需求和规格:在设计之前,需要确定所需的输入电压范围、输出电压和电流、效率要求、温度范围等技术规格。这些规格将为后续的设计提供基本的参数。
  2、选择外部元件:根据设计要求,选择合适的外部元件,包括电感、电容、二极管等。这些元件的选择应考虑其电流、电压和尺寸等特性,并与TPS60231RGTR的要求相匹配。
  3、电路原理图设计:根据TPS60231RGTR的应用手册和设计指南,绘制电路原理图。在原理图中,包括输入滤波电容、电感、输出滤波电容、反馈电路、限流器等关键元件的连接方式。
  4、PCB布局设计:根据电路原理图,设计PCB布局。在布局设计中,需要考虑信号的传输、电源线的布线、元件的放置等因素,以确保信号传输的稳定性和电磁兼容性。
  5、PCB走线设计:根据布局设计,进行PCB走线。在走线设计中,需要注意信号线与电源线的分离、地线的布置、时钟线的走向等,以减少干扰和噪声。
  6、电路仿真和分析:使用电路仿真软件对设计进行仿真和分析。通过仿真,可以评估电路的性能、稳定性和效率,优化设计参数。
  7、PCB制造和组装:完成PCB设计后,将其发送至PCB制造厂进行制造。然后,将元件焊接到PCB上,并进行必要的测试和验证。
  8、调试和优化:在完成组装后,对电路进行调试和优化。通过测量和测试,验证设计是否满足规格要求,并进行必要的调整和优化。
  9、验证和认证:进行最终的验证和认证,确保设计符合相关的标准和规定。这包括电磁兼容性测试、温度测试、效率测试等。
  10、产品发布和生产:在通过验证和认证后,将设计转化为实际产品,并进行批量生产和供应。

安装要点

TPS60231RGTR是一款高效率、低功耗的集成型升压转换器。以下是安装TPS60231RGTR时需要注意的要点:
  1、确保正确的焊接技术:TPS60231RGTR是SMD封装,需要通过焊接将其连接到PCB上。在焊接过程中,应使用适当的焊接技术,如热风炉或回流焊。同时,应遵循焊接温度和时间的建议,以防止元件受损。
  2、保持合适的散热:TPS60231RGTR在工作过程中会产生一定的热量。为了确保其正常运行和长寿命,应考虑提供适当的散热措施。可以通过增加散热片、散热孔或散热器等方式来实现散热。
  3、保持合适的电源线和地线:为了减少电磁干扰和噪声,应保持电源线和地线的合适布线。电源线和地线应尽量分开走线,以减少相互干扰。并应尽量减少共用路径,以降低噪声的传播。
  4、注意输入和输出滤波:为了保持稳定的输入和输出电压,应在输入和输出端口添加适当的滤波电容和电感。这些滤波元件可以减少输入和输出电压的纹波和噪声。
  5、注意正确的引脚连接:在将TPS60231RGTR连接到PCB时,应确保正确连接引脚。应仔细查看数据手册和封装图,确保正确地连接输入、输出、地线和其他控制引脚。
  6、做好电路保护:为了保护TPS60231RGTR和周边电路,应考虑添加适当的保护电路,如输入短路保护、过温保护、过电流保护等。这些保护电路可以防止电路在异常情况下受损。
  7、进行可靠性测试:在完成安装后,应进行可靠性测试,以确保TPS60231RGTR的正常运行和长寿命。可靠性测试可以包括温度测试、电压测试、负载测试等。
  在安装TPS60231RGTR时需要注意焊接技术、散热措施、电源线和地线布线、滤波元件的添加、引脚连接的正确性、保护电路的设计和可靠性测试等要点。这些要点将确保TPS60231RGTR的稳定性、可靠性和性能。

常见故障及预防措施

1、输入电压过高或过低:当输入电压超过TPS60231RGTR的额定范围时,可能会导致故障或损坏。为了预防这种故障,应确保输入电压在规定的范围内,并合理选择输入电压的稳压电路。
  2、输出电压不稳定:输出电压的稳定性是TPS60231RGTR的重要性能指标。如果输出电压不稳定,可能会导致其他电路故障或设备损坏。为了预防这种故障,应根据规格书和设计指导,正确选择输出电容和输出滤波电感,以提供足够的电压稳定性。
  3、过热故障:TPS60231RGTR在工作过程中会产生一定的热量,如果散热不良,可能会导致温度过高,进而引发故障或损坏。为了预防这种故障,应采取适当的散热措施,如增加散热片、散热孔或散热器,以提高散热效果。
  4、输入短路故障:如果输入端发生短路,可能会导致TPS60231RGTR无法正常工作。为了预防这种故障,可以在输入端添加适当的输入短路保护电路,如快速保险丝或输入过流保护电路。
  5、过电流故障:在某些情况下,系统中的负载电流可能会超过TPS60231RGTR的额定电流。为了预防过电流故障,可以在输出端添加适当的过电流保护电路,如电流限制器或过流保护开关。
  6、输入电压波动:如果输入电压存在大幅度的波动,可能会对TPS60231RGTR的工作稳定性和效率产生负面影响。为了预防这种故障,可以在输入端添加适当的输入滤波电容和电感,以减小输入电压的纹波和噪声。
  7、静电放电:静电放电可能会对TPS60231RGTR的内部电路造成损坏。为了预防这种故障,应遵循静电防护措施,如穿戴静电手环或使用静电防护垫。

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TPS60231RGTR参数

  • 标准包装1
  • 类别集成电路 (IC)
  • 家庭PMIC - LED 驱动器
  • 系列-
  • 恒定电流
  • 恒定电压-
  • 拓扑PWM,切换式电容器(充电泵)
  • 输出数3
  • 内部驱动器
  • 类型 - 主要背光
  • 类型 - 次要白色 LED
  • 频率750kHz ~ 1.25MHz
  • 电源电压2.7 V ~ 6.5 V
  • 输出电压5.5V
  • 安装类型表面贴装
  • 封装/外壳16-VFQFN 裸露焊盘
  • 供应商设备封装16-QFN-EP(3x3)
  • 包装Digi-Reel®
  • 工作温度-40°C ~ 85°C
  • 配用296-17608-ND - EVALUATION MOD TPS60231EVM-047
  • 其它名称296-17490-6