TPS54202DDCR Υψηλής απόδοσης Μετατροπέας Τεχνικά χαρακτηριστικά και Οδηγός εφαρμογής
Κατάλογος
Τι είναι το TPS54202DDCR;
Ο TPS54202DDCR είναι ένας σύγχρονος μετατροπέας Buck 2A με τάση εισόδου που κυμαίνεται από 4,5V έως 28V.Η συσκευή ενσωματώνει δύο FETs μεταγωγής με αντιστάθμιση εσωτερικού βρόχου και ένα εσωτερικό χαρακτηριστικό Soft-start 5 ms, μειώνοντας τον αριθμό των απαιτούμενων εξαρτημάτων.Με την ενσωμάτωση των MOSFET και τη χρήση ενός πακέτου SOT-23, το TPS54202DDCR επιτυγχάνει πυκνότητα υψηλής ισχύος ενώ καταλαμβάνει ένα μικρό αποτύπωμα στο PCB.Η προχωρημένη λειτουργία ECO μεγιστοποιεί την απόδοση φορτίου φωτός και μειώνει την απώλεια ισχύος.Για να μειωθεί το EMI, ο μετατροπέας εισάγει επίσης λειτουργία Spread Spectrum.Ο περιορισμός του ρεύματος κύκλου με κύκλο στο MOSFET υψηλής πλευράς προστατεύει τον μετατροπέα κατά τη διάρκεια των συνθηκών υπερφόρτωσης, ενώ ο περιορισμός του ρεύματος ελεύθερου τροχού στο MOSFET αποτρέπει την περαιτέρω ενίσχυση της ασφάλειας.Εάν η κατάσταση υπερβολικού ρεύματος διαρκεί περισσότερο από το όριο που ορίζεται, ενεργοποιείται ο μηχανισμός προστασίας του τρόπου λειτουργίας HICCUP.
Εναλλακτικά μοντέλα:
Λειτουργικές λειτουργίες του TPS54202DDCR
Λειτουργία Eco-Mode ™
Το TPS54202DDCR είναι σχεδιασμένο να λειτουργεί σε λειτουργία υψηλής απόδοσης παλμών κατά τη διάρκεια συνθηκών φορτίου φωτός, η οποία αρχίζει όταν το ρεύμα του διακόπτη πέφτει στο 0 Α.Στη κυματομορφή κόμβου μεταγωγής, παρατηρήσιμη στον ακροδέκτη SW, υιοθετώντας χαρακτηριστικά παρόμοια με τον ασυνεχή τρόπο αγωγιμότητας (DCM), προκαλώντας μείωση της φαινομενικής συχνότητας μεταγωγής.Με τη μείωση του ρεύματος εξόδου, το διάστημα μεταξύ των παλμών μεταγωγής γίνεται πιο έντονο.
Κανονική λειτουργία
Όταν η τάση εισόδου είναι πάνω από το όριο UVLO, το TPS54202DDCR μπορεί να λειτουργήσει στις κανονικές λειτουργίες μεταγωγής τους.Η κανονική λειτουργία συνεχούς αγωγιμότητας (CCM) εμφανίζεται όταν το ρεύμα κορυφής του επαγωγέα είναι πάνω από 0 Α. Στο CCM, η συσκευή λειτουργεί με σταθερή συχνότητα.
Χαρακτηριστικά του TPS54202DDCR
• Θερμική διακοπή
• Έλεγχος λειτουργίας ρεύματος αιχμής
• Εσωτερική εκκίνηση 5 ms
• Απόδοση εσωτερικού βρόχου
• Προχωρημένη παράλειψη παλμού Eco-Mode ™
• Σταθερή συχνότητα μεταγωγής 500 kHz
• Εύρος τάσης ευρείας εισόδου 4.5-V έως 28-V
• Φάσμα διαδοχής συχνότητας για μείωση του EMI
• Χαμηλή τερματισμό 2 μΑ, ρεύμα 45 μΑ ρεύμα
• Προστασία υπέρτασης
• Προστασία υπερβολικής ρεύματος και για τα δύο MOSFET με προστασία λειτουργίας HICCUP
• Ενσωματωμένα 148-MΩ και 78-MΩ MOSFETS για 2-Α, συνεχές ρεύμα εξόδου
Πώς να μειώσετε το θόρυβο του TPS54202DDCR;
Μπορούμε να λάβουμε τα ακόλουθα μέτρα για να μειώσουμε τον θόρυβο του TPS54202DDCR.
Διαχείριση φορτίου
Πρέπει να εξετάσουμε την απόσταση σύνδεσης μεταξύ του φορτίου και της τροφοδοσίας, να προσπαθήσουμε να διατηρήσουμε μια σύνδεση μικρής απόστασης, η οποία μπορεί να μειώσει την απώλεια ρεύματος στη διαδικασία μετάδοσης και να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της τροφοδοσίας.Δεύτερον, θα πρέπει να επιλέξουμε μια καλή αγωγιμότητα, σταθερή και αξιόπιστη γραμμή σύνδεσης για να διασφαλίσουμε τη σταθερή μετάδοση ρεύματος.
Επιλογή εξαρτημάτων
Πρέπει να επιλέξουμε επαγωγείς χαμηλού θορύβου.Αυτοί οι επαγωγείς έχουν εξαιρετική απόδοση ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης για να μειώσουν την επίδραση της ηλεκτρομαγνητικής παρεμβολής στο κύκλωμα.Ταυτόχρονα, η τιμή επαγωγής τους θα πρέπει να είναι ακριβής και σταθερή για να εξασφαλιστεί η σταθερότητα και η αξιοπιστία του κυκλώματος.Η επιλογή των πυκνωτών, ως απαραίτητα εξαρτήματα στο κύκλωμα, είναι εξίσου σημαντική.Οι πυκνωτές χαμηλού θορύβου θα πρέπει να έχουν χαμηλή αντίσταση ισοδύναμης σειράς (ESR), η οποία μειώνει σημαντικά τις απώλειες κυκλωμάτων σε υψηλές συχνότητες και μειώνει το επίπεδο θορύβου στην είσοδο.Επιπλέον, η χωρητικότητα του πυκνωτή και η βαθμολογία τάσης θα πρέπει να ταιριάζουν με ακρίβεια με τις συγκεκριμένες απαιτήσεις σχεδιασμού για να εξασφαλιστεί η σταθερή λειτουργία του κυκλώματος.
Βελτιστοποίηση διάταξης
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σχεδιασμού, πρέπει όχι μόνο να διασφαλίσουμε ότι οι εισροές, οι εξόδου και οι ακροδέκτες γείωσης είναι σωστά συνδεδεμένες για να αποτρέψουμε την εισαγωγή περιττού θορύβου λόγω ακατάλληλης σύνδεσης, αλλά και να διασφαλιστεί ότι ο βρόχος εδάφους είναι όσο το δυνατόν συντομότερος και διαχωρίζεται από το σήμαΒρόχος για τη μείωση της δημιουργίας θορύβου κοινού τρόπου λειτουργίας.Επιπλέον, θα πρέπει επίσης να διαχωρίσουμε αποτελεσματικά τις ευαίσθητες γραμμές σήματος από τον βρόχο υψηλού ρεύματος.
Σχεδιασμός κυκλώματος
Κατά τη δημιουργία φίλτρων για ηλεκτρονικά κυκλώματα, είναι επιτακτική ανάγκη να χειριστείτε τόσο τον θόρυβο της εισόδου όσο και τον θόρυβο της εξόδου.Η αντιμετώπιση του θορύβου υψηλής συχνότητας στην είσοδο μπορεί να επιτευχθεί με την ενσωμάτωση ενός φίλτρου χαμηλής διέλευσης, το οποίο εξαλείφει αποτελεσματικά τον ανεπιθύμητο θόρυβο.Για την αντιμετώπιση του θορύβου υψηλής συχνότητας στην πλευρά εισόδου, ενσωματώνοντας ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης φιλτράρει αποτελεσματικά τα ανεπιθύμητα σήματα.Εν τω μεταξύ, στο άκρο εξόδου, ένα φίλτρο LC, που περιλαμβάνει έναν επαγωγέα και πυκνωτή, αποδεικνύεται αποτελεσματική στον μετριασμό του θορύβου.Επιπλέον, πρέπει να επιλέξουμε πυκνωτές εξόδου χαμηλής ισοδύναμης αντίστασης σειρές (ESR) για να βοηθήσουμε στη μείωση του θορύβου, εξασφαλίζοντας ότι η σταθερότητα απαιτεί επαρκές μέγεθος πυκνωτή για σταθερή έξοδο.
Σύγκριση μεταξύ TPS54202DDCR και TPS54202DDCT
Συγκρίνοντας τα δύο τσιπ TPS54202DDCR και TPS54202DDCT, μπορούμε να δούμε σαφώς ότι εκτός από την τάση εξόδου και τη μορφή συσκευασίας, δείχνουν υψηλό βαθμό συνέπειας σε άλλα τεχνικά χαρακτηριστικά.
Διάταξη του TPS54202DDCR
Οδηγίες διάταξης
Μην επιτρέπετε τη ροή του ρεύματος εναλλαγής κάτω από τη συσκευή.
Κάντε μια σύνδεση Kelvin στον ακροδέκτη GND για τη διαδρομή ανάδρασης.
Το ίχνος του κόμβου VFB θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερο για να αποφευχθεί η σύζευξη θορύβου.
Παρέχετε επαρκείς κτίρια για τον πυκνωτή εισόδου και τον πυκνωτή εξόδου.
Κρατήστε το ίχνος SW ως φυσικά μικρό και ευρύ όσο πρακτικό για να ελαχιστοποιήσετε τις ακτινοβολημένες εκπομπές.
Μια ξεχωριστή διαδρομή vout πρέπει να συνδέεται με την ανώτερη αντίσταση ανάδρασης.
Το ίχνος GND μεταξύ του πυκνωτή εξόδου και του ακροδέκτη GND θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο ευρύ για να ελαχιστοποιηθεί η αντίσταση των ιχνών του.
Ο βρόχος ανάδρασης τάσης θα πρέπει να τοποθετηθεί μακριά από το ίχνος μεταγωγής υψηλής τάσης και κατά προτίμηση έχει ασπίδα εδάφους.
Ο πυκνωτής εισόδου και ο πυκνωτής εξόδου θα πρέπει να τοποθετηθούν όσο το δυνατόν πιο κοντά στη συσκευή για να ελαχιστοποιηθεί η αντίσταση ιχνοστοιχείων.
Τα ίχνη VIN και GND θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν ευρύτερα για να μειωθούν η αντίσταση των ιχνών.Οι ευρείες περιοχές είναι επίσης πλεονεκτήματα από το σημείο προβολής της διάχυσης θερμότητας.
Παράδειγμα διάταξης
Πώς να βελτιώσετε την απόδοση ρεύματος των υπολογιστών και των διακομιστών με TPS54202DDCR;
Ορισμένες μέθοδοι παρατίθενται παρακάτω:
Χρησιμοποιήστε τη συνάρτηση ενεργοποίησης: Με τη λειτουργία ενεργοποίησης του TPS54202DDCR, μπορούμε να ελέγξουμε την ισχύ και να απενεργοποιήσουμε σύμφωνα με τη ζήτηση του συστήματος.Όταν η συσκευή δεν χρησιμοποιείται, μπορούμε να απενεργοποιήσουμε την τροφοδοσία για να μειώσουμε την κατανάλωση ενέργειας.
Επιλέξτε τη σωστή τάση εξόδου: Ρυθμίζουμε την τάση εξόδου του TPS54202DDCR σύμφωνα με τις απαιτήσεις τάσης διαφορετικών εξαρτημάτων σε υπολογιστές και διακομιστές.Αυτό μπορεί να αποφύγει την τροφοδοσία και τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας.
Βελτιστοποίηση της διάταξης και της καλωδίωσης: Κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού PCB, θα πρέπει να βελτιστοποιήσουμε τη διάταξη και την καλωδίωση του μετατροπέα ισχύος για να μειώσουμε τον θόρυβο και την ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή.Αυτό μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της μετατροπής ισχύος και να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας του συστήματος.
Χρησιμοποιήστε τα κατάλληλα εξωτερικά εξαρτήματα: Για να μεγιστοποιήσουμε την απόδοση της ισχύος, πρέπει να επιλέξουμε τα κατάλληλα εξωτερικά εξαρτήματα όπως οι επαγωγείς, οι πυκνωτές και οι αντιστάσεις.Αυτά τα εξαρτήματα πρέπει να χαρακτηρίζονται από υψηλή σταθερότητα, χαμηλή απώλεια και μικρό μέγεθος.
Ρυθμίστε τη συχνότητα μεταγωγής: Θα πρέπει να ρυθμίσουμε τη συχνότητα μεταγωγής του TPS54202DDCR σύμφωνα με τις απαιτήσεις του συστήματος για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης μετατροπής ισχύος.Η υψηλότερη συχνότητα μεταγωγής μπορεί να οδηγήσει σε υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας, οπότε πρέπει να βρούμε ισορροπία μεταξύ της απόδοσης και του κόστους.
Υιοθετήστε το σχεδιασμό πολλαπλών εξόδων: Εάν υπάρχουν απαιτήσεις πολλαπλών τάσης σε υπολογιστές και διακομιστές, μπορούμε να εξετάσουμε την υιοθέτηση ενός πολλαπλού σχεδιασμού εξόδου για να ικανοποιήσουμε τις απαιτήσεις τροφοδοσίας διαφόρων εξαρτημάτων.Αυτό μπορεί να αποφύγει την περιττή μετατροπή τάσης και να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας.
Συχνές ερωτήσεις [FAQ]
1. Για ποιο λόγο χρησιμοποιείται ένας μετατροπέας buck;
Ένας μετατροπέας buck χρησιμοποιείται για να παραιτηθεί από την τάση της δεδομένης εισόδου προκειμένου να επιτευχθεί η απαιτούμενη έξοδος.Οι μετατροπείς Buck χρησιμοποιούνται κυρίως για USB εν κινήσει, μετατροπείς σημείων φορτίου για υπολογιστές και φορητούς υπολογιστές, φορτιστές μπαταριών, quad copters, ηλιακούς φορτιστές και ενισχυτές ήχου ισχύος.
2. Το TPS54202DDCR διαθέτει ενσωματωμένα χαρακτηριστικά προστασίας;
Ναι, το TPS54202DDCR περιλαμβάνει διάφορα χαρακτηριστικά προστασίας, όπως θερμική διακοπή λειτουργίας, προστασία υπερέντασης και κλείδωμα υποβιβασμού για την ενίσχυση της αξιοπιστίας και της ασφάλειας του συστήματος.
3. Ποιος είναι ο σκοπός του TPS54202DDCR;
Το TPS54202DDCR έχει σχεδιαστεί για να μετατρέπει αποτελεσματικά μια υψηλότερη τάση εισόδου σε χαμηλότερη τάση εξόδου, καθιστώντας την κατάλληλη για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών όπως τροφοδοτικά, φορτιστές μπαταριών και οδηγούς LED.