德州仪器TPS54160DGQR DCDC电源芯片中文资料

一、型号与类型

TPS54160DGQR是德州仪器（Texas Instruments，简称TI）生产的一款高性能DC-DC开关稳压器芯片。该芯片属于PMIC（电源管理集成电路）类别，具体为稳压器中的DC-DC开关稳压器。TPS54160DGQR以其集成型高侧MOSFET和广泛的输入输出电压范围，成为众多电子系统设计中不可或缺的关键组件。

　　厂商名称：TI德州仪器

　　元件分类：DCDC电源芯片

　　中文描述： 具有Eco-Mode的3.5V至60V输入、1.5A降压转换器

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

　　数据手册：https://www.iczoom.com/data/k09-36649467-TPS54160DGQR.html

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　　TPS54160DGQR概述

　　TPS54160A器件是一款带有集成型高侧MOSFET的60V，1.5A，降压稳压器。电流模式控制提供了简单外部补偿和灵活组件选择。一个低纹波脉冲跳跃模式将无负载经稳压输出电源电流减小至116μA。通过使用使能引脚，可将关断电源电流减少至1.3μA。

　　欠压闭锁在内部设定为2.5V，但可采用使能引脚将之提高。输出电压启动斜坡受控于慢启动引脚，该引脚还可以通过配置成控制排序/跟踪。一个开漏电源正常信号表示输出处于其标称电压的94%至107%之内。

　　宽开关频率范围允许对效率及外部组件尺寸进行优化。频率折返和热关断功能在过载情况下保护部件。

　　TPS54160DGQR中文参数

　　制造商:Texas Instruments

　　产品种类:开关稳压器

　　安装风格:SMD/SMT

　　封装/箱体:MSOP-PowerPad-10

　　拓扑结构:Buck

　　输出电压:800 mV to 58 V

　　输出电流:1.5 A

　　输出端数量:1 Output

　　输入电压（最小值）:3.5 V

　　输入电压（最大值）:60 V

　　静态电流:116 uA

　　开关频率:581 kHz

　　最小工作温度:-40 C

　　最大工作温度:+150 C

　　系列:TPS54160

　　商标:Texas Instruments

　　高度:1.02 mm

　　输入电压:3.5 V to 60 V

　　TPS54160DGQR引脚图

二、工作原理

TPS54160DGQR芯片的工作原理基于降压（Buck）拓扑结构，通过内部集成的高侧MOSFET和精密的电流模式控制，实现高效率的电压转换。在输入电压高于所需输出电压时，芯片通过控制MOSFET的开关状态，将多余的电压以脉冲形式耗散，从而将输出电压稳定在预设值。

电流模式控制是该芯片的核心技术之一，它允许通过简单的外部补偿实现稳定的电压输出，并提供了灵活的组件选择空间。此外，TPS54160DGQR还具备低纹波脉冲跳跃模式，该模式在轻负载或空载情况下，通过减少不必要的开关动作，将电源电流降至极低水平（如116μA），从而显著提升整体能效。

三、特点

1. 宽输入电压范围：TPS54160DGQR支持3.5V至60V的宽输入电压范围，使其能够适用于多种不同的电源环境。

2. 高效能：通过集成高侧MOSFET和优化的电流模式控制，该芯片在全负载范围内均能保持高效率。特别是在轻负载时，低纹波脉冲跳跃模式能够显著降低功耗。

3. 灵活的输出电压调节：输出电压可调范围广泛，从0.8V至58V，满足不同应用场合的需求。

4. 多种保护功能：包括欠压闭锁（UVLO）、过流保护（OCP）、热关断等，确保芯片在异常情况下能够自动保护，防止损坏。

5. 小型化封装：采用MSOP-10和超薄VSON封装，具有PowerPAD设计，便于PCB布局和散热，同时减小了整体系统体积。

6. 易于配置与调试：通过简单的外部引脚配置，即可实现输出电压调整、启动斜坡控制、排序/跟踪等功能。

四、应用

TPS54160DGQR芯片因其出色的性能和广泛的应用范围，被广泛应用于多种电子设备中，包括但不限于：

1. 工业控制系统：在工业自动化、过程控制等领域，TPS54160DGQR为各种传感器、执行器等提供稳定的电源供应。

2. 汽车电子：在车载娱乐系统、GPS导航、车载摄像头等应用中，该芯片为各种电子设备提供高效的电源解决方案。

3. 通信设备：在基站、路由器、交换机等通信设备中，TPS54160DGQR为内部电路提供稳定的电压转换，确保设备稳定运行。

4. 便携式设备：在智能手机、平板电脑、移动电源等便携式设备中，该芯片以其高效能和小型化封装，成为电源管理系统的优选方案。

五、参数

以下是TPS54160DGQR芯片的主要参数：

• 输入电压范围：3.5V至60V

• 输出电压范围：0.8V至58V（可调）

• 输出电流：1.5A

• 开关频率：100kHz至2.5MHz（可调）

• 静态电流：116μA（工作），1.3μA（关断）

• 工作温度范围：-40°C至+150°C

• 封装形式：MSOP-10，超薄VSON

• 尺寸：3mm x 3mm（MSOP），高度1.02mm

• 重量：23.500mg

• 保护功能：欠压闭锁（UVLO）、过流保护（OCP）、热关断

六、详细引脚说明

TPS54160DGQR芯片具有多个引脚，每个引脚都承担着特定的功能。以下是一些关键引脚的说明：

• VIN：输入电压引脚，连接至外部电源。

• VOUT：输出电压引脚，为负载提供稳定的电压输出。

• EN：使能引脚，通过控制该引脚的高低电平，可以控制芯片的开关状态。

• SS/TRK：慢启动/排序/跟踪引脚，用于控制输出电压的启动斜坡以及与其他电源的排序/跟踪功能。

• PG：电源良好（Power Good）引脚：此引脚通常用于输出一个逻辑信号，表示输出电压已达到并稳定在预设的容差范围内。在系统启动或复位过程中，该引脚的状态可以被用来监测电源是否准备就绪，以确保其他依赖该电源的电路或子系统能够安全、可靠地启动。

• FB：反馈（Feedback）引脚，通过连接至一个分压电阻网络，该引脚用于感测输出电压并将其与内部参考电压进行比较，从而调整MOSFET的开关状态，以保持输出电压的稳定。

• COMP：补偿（Compensation）引脚，用于连接外部补偿网络，以优化系统的稳定性和瞬态响应。通过调整补偿网络的参数，设计师可以针对特定的应用需求调整系统的带宽、相位裕度等性能指标。

• RT/CLK：电阻定时/时钟（Resistor Timing/Clock）引脚，根据外部连接的电阻值或特定配置，该引脚可以用于设置开关频率或作为时钟信号的输入/输出。在TPS54160DGQR中，它主要用于设置开关频率。

• GND：接地引脚，连接至系统的地平面，为芯片提供稳定的参考电位。

• BOOT：启动（Bootstrap）引脚，在某些配置中，该引脚用于为内部高侧MOSFET的栅极提供必要的偏置电压。在TPS54160DGQR中，这个引脚的具体功能可能根据具体的应用场景和配置而有所不同。

七、设计注意事项

在设计包含TPS54160DGQR的电源管理系统时，需要注意以下几点：

1. 输入电容选择：为了确保输入电压的稳定性和减小输入噪声，应在VIN引脚附近放置足够大的电解电容和陶瓷电容。电解电容用于提供低频能量存储，而陶瓷电容则用于滤除高频噪声。

2. 输出电容选择：输出电容的选择对输出电压的纹波和瞬态响应有重要影响。应选用低ESR（等效串联电阻）的电容，并根据输出电流和期望的纹波电压来确定电容的容量。

3. 布局与布线：合理的PCB布局和布线对于电源管理系统的性能至关重要。应尽量缩短电源路径的长度，避免在高频信号路径附近布置电源线和地线，以减少电磁干扰。

4. 散热设计：TPS54160DGQR在高负载条件下可能会产生一定的热量。因此，在设计中应考虑适当的散热措施，如使用散热片、增加通风孔等，以确保芯片的工作温度始终保持在允许范围内。

5. 保护电路设计：为了进一步提高系统的可靠性和安全性，可以在输入端添加过压保护电路，在输出端添加短路保护电路等。这些保护电路可以在异常情况下迅速切断电源或限制电流，防止芯片和其他电路元件受损。

八、总结

TPS54160DGQR作为德州仪器生产的一款高性能DC-DC开关稳压器芯片，以其宽输入电压范围、高效能、灵活的输出电压调节和多种保护功能等特点，在工业控制、汽车电子、通信设备和便携式设备等多个领域得到了广泛应用。通过合理的电路设计和布局布线，可以充分发挥该芯片的性能优势，为电子设备提供稳定可靠的电源供应。在未来的电子系统设计中，TPS54160DGQR将继续发挥其重要作用，推动电子技术的不断发展和进步。