TPSM82830x系列電源模塊：低EMI與高性能的完美結(jié)合

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源模塊的性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。今天，我們來(lái)深入探討德州儀器（TI）的TPSM82830x系列低EMI、同步降壓DC/DC電源模塊，它在多個(gè)方面展現(xiàn)出卓越的特性，為工程師們提供了出色的解決方案。

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一、產(chǎn)品概述

TPSM82830x系列包含1A、2A和3A三種不同輸出電流的型號(hào)，分別為T(mén)PSM828301、TPSM828302和TPSM828303。這些模塊采用DCS - Control拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具有快速瞬態(tài)響應(yīng)和小輸出電容的優(yōu)勢(shì)。輸出電壓可在0.5V至4.5V之間調(diào)節(jié)，反饋電壓精度在 - 40°C至125°C的全工作結(jié)溫范圍內(nèi)達(dá)到1%。該系列提供標(biāo)準(zhǔn)QFN和屏蔽MagPack兩種封裝選項(xiàng)，高度均為1.95mm，且無(wú)鍵合線，方便工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)。

二、功能特性

（一）低EMI優(yōu)化

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，電磁干擾（EMI）是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。TPSM82830x系列在這方面表現(xiàn)出色，它采用了多種先進(jìn)技術(shù)來(lái)降低EMI。MagPack技術(shù)對(duì)電感和IC進(jìn)行屏蔽，同時(shí)集成了片上噪聲濾波電容，減少了寄生元件并最小化了環(huán)路面積，有效降低了主要在450 MHz以上的高頻噪聲輻射。此外，改進(jìn)的柵極驅(qū)動(dòng)器采用先進(jìn)的壓擺率控制機(jī)制和平滑電源電壓，控制開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓以減少尖銳邊緣和電壓過(guò)沖，進(jìn)一步降低了EMI。從實(shí)際的輻射EMI性能測(cè)試結(jié)果來(lái)看，它能夠輕松滿足CISPR 11等嚴(yán)格的EMI標(biāo)準(zhǔn)。

（二）高效工作模式

該系列模塊具有脈沖寬度調(diào)制（PWM）和功率節(jié)省模式（PSM）兩種工作模式。當(dāng)MODE引腳為低電平時(shí)，在負(fù)載電流大于電感紋波電流的一半時(shí)，模塊工作在PWM模式的連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM），開(kāi)關(guān)頻率穩(wěn)定在2MHz；當(dāng)MODE引腳為高電平時(shí)，模塊保持強(qiáng)制PWM操作，適用于對(duì)輸出電壓紋波要求極低或需要恒定開(kāi)關(guān)頻率的應(yīng)用。在輕負(fù)載時(shí)，模塊進(jìn)入PSM模式，當(dāng)輸出電流小于電感紋波電流的一半時(shí)，模塊工作在不連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM），開(kāi)關(guān)頻率與負(fù)載電流成比例降低，從而提高效率，延長(zhǎng)電池壽命。

（三）可靠的保護(hù)機(jī)制

1. 過(guò)流保護(hù)：所有型號(hào)都具備逐周期電流限制功能。當(dāng)檢測(cè)到高端FET中的電流超過(guò)高端電流限制時(shí)，模塊會(huì)立即關(guān)閉高端FET并打開(kāi)低端FET，在下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始時(shí)，高端FET再次打開(kāi)。不同型號(hào)有不同的高端峰值電流限制，如TPSM828301為1.8 - 2.6A，TPSM828302為2.7 - 3.9A，TPSM828303為4.0 - 5.4A。
2. 欠壓鎖定：欠壓鎖定（UVLO）功能可防止當(dāng)輸入電壓降至UVLO閾值以下時(shí)設(shè)備誤操作，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
3. 熱關(guān)斷：內(nèi)部溫度傳感器會(huì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的結(jié)溫 (T_J) 。當(dāng) (T_J) 超過(guò)150°C（典型值）時(shí)，設(shè)備進(jìn)入熱關(guān)斷狀態(tài)，具有約20°C的滯后，當(dāng) (T_J) 降低到一定程度后，設(shè)備恢復(fù)正常工作。

（四）其他特性

1. 軟啟動(dòng)功能：當(dāng)EN引腳電壓變高時(shí)，設(shè)備開(kāi)始加載默認(rèn)值到寄存器，內(nèi)部軟啟動(dòng)電路控制啟動(dòng)時(shí)的輸出電壓，避免過(guò)大的浪涌電流，確保輸出電壓平穩(wěn)上升。不同版本的軟啟動(dòng)時(shí)間有所不同，如TPSM82830xK版本具有更長(zhǎng)的啟動(dòng)時(shí)間，可緩解峰值輸出電流。
2. 電源良好信號(hào)：內(nèi)置的電源良好（PG）功能通過(guò)窗口比較器實(shí)現(xiàn)，當(dāng)輸出電壓達(dá)到標(biāo)稱值時(shí)，PG引腳變?yōu)楦咦杩?；否則為低電平。PG信號(hào)可用于多個(gè)電源軌的排序，并且在啟動(dòng)時(shí)有一定的延遲時(shí)間 (t{d(PG)}) ，在運(yùn)行期間的上升和下降邊緣有消隱時(shí)間 (t{d(PGO)}) 。
3. 100%占空比模式：當(dāng)輸出電壓接近輸入電壓時(shí)，設(shè)備進(jìn)入100%模式，高端開(kāi)關(guān)持續(xù)導(dǎo)通，低端開(kāi)關(guān)關(guān)閉，這在電池供電應(yīng)用中非常有用，可充分利用電池電壓范圍，延長(zhǎng)工作時(shí)間。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

TPSM82830x系列電源模塊憑借其出色的性能和豐富的特性，在多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用：

（一）工業(yè)PC

在工業(yè)PC中，TPSM82830x系列電源模塊能為其提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。工業(yè)PC通常需要應(yīng)對(duì)復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境，對(duì)電源的穩(wěn)定性和抗干擾能力要求較高。TPSM82830x的優(yōu)化EMI性能，可有效減少電磁干擾，確保工業(yè)PC在運(yùn)行過(guò)程中不受外界干擾，同時(shí)也不會(huì)對(duì)周圍設(shè)備產(chǎn)生干擾。其DCS - Control拓?fù)鋷?lái)的快速瞬態(tài)響應(yīng)，能在工業(yè)PC負(fù)載變化時(shí)迅速調(diào)整輸出電壓，保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。例如，當(dāng)工業(yè)PC進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理或運(yùn)行復(fù)雜程序時(shí)，電源模塊能及時(shí)響應(yīng)負(fù)載變化，提供穩(wěn)定的電壓，避免因電壓波動(dòng)導(dǎo)致的系統(tǒng)故障。

（二）LPDDR5 0.5V VDDQ 電源

在LPDDR5內(nèi)存系統(tǒng)中，VDDQ電源需要提供精確且穩(wěn)定的0.5V電壓，以確保內(nèi)存的高速、可靠運(yùn)行。TPSM82830x系列電源模塊在這方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

1. 高精度輸出電壓

TPSM82830x能夠提供0.5V至4.5V的可調(diào)輸出電壓，且反饋電壓精度在 -40°C至125°C的全工作結(jié)溫范圍內(nèi)可達(dá)1%。對(duì)于LPDDR5的0.5V VDDQ電源來(lái)說(shuō)，這種高精度的輸出電壓能夠滿足內(nèi)存對(duì)電壓穩(wěn)定性的嚴(yán)格要求。內(nèi)存中的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)操作對(duì)電壓的微小變化非常敏感，精確的電壓輸出可以減少誤碼率，提高內(nèi)存的可靠性和性能。

2. 低功耗設(shè)計(jì)

該系列模塊具有7μA的低工作靜態(tài)電流，在LPDDR5內(nèi)存系統(tǒng)中，這有助于降低整體功耗。隨著移動(dòng)設(shè)備和數(shù)據(jù)中心對(duì)節(jié)能要求的不斷提高，低功耗的電源模塊可以延長(zhǎng)設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間，同時(shí)減少散熱需求，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3. 快速瞬態(tài)響應(yīng)

LPDDR5內(nèi)存的讀寫(xiě)速度非?？?，在瞬間可能會(huì)產(chǎn)生較大的電流變化。TPSM82830x采用DCS - Control拓?fù)?，具有出色的瞬態(tài)響應(yīng)能力。當(dāng)內(nèi)存的負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，電源模塊能夠迅速調(diào)整輸出電壓，確保VDDQ電壓的穩(wěn)定，避免因電壓波動(dòng)導(dǎo)致的內(nèi)存讀寫(xiě)錯(cuò)誤。

4. 低EMI性能

在LPDDR5內(nèi)存系統(tǒng)中，電磁干擾可能會(huì)影響內(nèi)存的正常工作。TPSM82830x通過(guò)優(yōu)化的EMI性能，如集成片上噪聲濾波電容和采用MagPack技術(shù)屏蔽電感和IC，有效降低了電磁干擾。這有助于提高內(nèi)存系統(tǒng)的抗干擾能力，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

5. 多種保護(hù)功能

該系列模塊具備熱關(guān)斷保護(hù)、Hiccup或鎖斷過(guò)流/過(guò)壓保護(hù)等多種保護(hù)功能。在LPDDR5內(nèi)存系統(tǒng)中，這些保護(hù)功能可以防止電源模塊因異常情況而損壞，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。例如，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)流或過(guò)壓情況時(shí)，保護(hù)功能會(huì)及時(shí)動(dòng)作，避免對(duì)內(nèi)存造成損害。

在LPDDR5 0.5V VDDQ電源應(yīng)用中，TPSM82830x系列電源模塊憑借其高精度輸出電壓、低功耗設(shè)計(jì)、快速瞬態(tài)響應(yīng)、低EMI性能和多種保護(hù)功能，能夠?yàn)長(zhǎng)PDDR5內(nèi)存提供穩(wěn)定、可靠的電源支持，滿足現(xiàn)代內(nèi)存系統(tǒng)對(duì)電源的嚴(yán)格要求。