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什么是tlv62568dbvr,tlv62568dbvr的基础知识?

来源:
2025-06-04
类别:基础知识
eye 5
文章创建人 拍明芯城

TLV62568DBVR简介

TLV62568DBVR是一款来自德州仪器(Texas Instruments,TI)的高效、低功耗同步降压型直流-直流转换器,采用微型封装设计,致力于为各种便携式设备和工业应用提供稳定的电源解决方案。该器件具有输出电流能力高达600mA、超低静态电流和出色的负载调整性能,适合电池供电系统、无线通信模块、可穿戴设备、传感器节点等对尺寸、效率和功耗有严格要求的应用场景。

TLV62568DBVR内置MOSFET开关管,无需外部肖特基二极管,简化了系统设计,缩小了电路板面积。它支持宽输入电压范围,覆盖2.3V至5.5V,可直接从USB 5V、锂电池3.7V乃至两节电池串联的7.4V供电。内部集成软启动、过流保护、过温保护等功能,提升了系统可靠性;同时具备低静态电流特性,在无负载或轻负载时能够极大地节省能源。

以下内容将详细介绍TLV62568DBVR的内部结构与封装细节、电气性能参数、工作原理与控制方式、功能特性、典型应用电路、PCB布局及散热要求、可靠性与质量指标、与同类产品的对比分析、选型指南及应用实例,帮助工程师快速掌握器件的使用要点,从而在实际设计中达到最佳性能。

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一、产品概述与背景

TLV62568DBVR是一款600mA同步降压型开关稳压器,采用超小型微型封装(SOT-23–5),引脚间距仅0.95mm,外形尺寸极小,有利于节省电路板空间。其典型应用包括但不限于:

  • 智能手机和平板电脑的备用电路供电。

  • 可穿戴设备和智能手表的主/辅电源。

  • 无线传感器节点、远程数据采集模块的电源管理。

  • 工业自动化和物联网终端设备的辅助电源。

  • 蓝牙耳机、无线音箱等音频设备的核心电源。

TLV62568DBVR最大输入电压可达5.5V,兼容常见的USB、锂离子电池组、电池两节并联等电源系统。其输出电压可在0.8V至3.3V之间通过外部电阻分压进行调节,典型应用包括输出1.8V、2.5V、3.3V等常见电压点,为各种数字电路、传感器、MCU及RF模块供电。内部集成的同步整流MOSFET开关和自适应模式控制(Adaptive On-Time,AOT)技术能够在宽负载范围内保持高效率,同时提供出色的瞬态响应能力。

作为TI公司低功耗电源产品家族的重要成员,TLV62568DBVR遵循TI在电源转换器领域的设计哲学:高效、低噪声、功能集成度高、易于使用。它的推出满足了市场对超小型、高性能、低成本电源管理方案的迫切需求,被广泛应用于需要延长电池续航、整体尺寸受限、且对电磁兼容性有要求的场合。

二、封装与引脚功能

TLV62568DBVR采用SOT-23–5封装,外形尺寸仅2.9mm×1.6mm×1.1mm(最大),总共5个引脚。引脚功能如下所示:

  • 引脚1:EN/UVLO(使能/欠压锁定)

    • 当EN/UVLO引脚电压高于内部阈值(典型值1.2V)时,器件进入正常工作模式;当低于该阈值时,输出MOSFET和内部参考被关闭,实现关断状态。EN引脚可直接与外部电压相连,或者通过外部电阻分压实现欠压锁定(UVLO)功能,确保输入电压达到设定值后才启动稳压器,以防止输入电压过低导致系统不稳定。

  • 引脚2:VIN(输入电源)

    • 连接至外部电源总线,可选电压范围2.3V至5.5V。VIN引脚为内部开关管、驱动电路和参考电路供电。为了保证稳定性,建议在VIN引脚与接地之间放置一颗陶瓷电容或钽电容,用于滤除输入电源杂波与瞬态噪声。

  • 引脚3:GND(地)

    • 器件接地引脚,为内部电源地与信号地的公共点。为了降低地线寄生电感与电阻,建议在布板时将GND引脚与系统地平面紧密相连,形成低阻抗接地网络,避免切换噪声干扰。

  • 引脚4:SW(开关节点)

    • 内部高侧MOSFET的输出端,以及外部电感的输入端。电感输入端与器件SW引脚相连,电感输出通过二极管或同步MOSFET反馈至输出端。SW引脚会产生开关波形,需要在PCB布局中尽量缩短与电感、二极管/输出电容之间的回路。SW节点的开关噪声较高,建议在SW引脚周围避免布置敏感模拟电路或高阻抗信号引脚。

  • 引脚5:FB(反馈)

    • 连接至外部分压电阻网络,用于采样并比较输出电压。通过调节反馈分压比,可在0.8V至3.3V之间实现任意精度可调输出。当FB引脚电压低于内部参考(0.8V)时,控制器会继续导通开关;当FB电压超过参考值时,关断开关以保持输出电压稳定。由于FB引脚电流极小(典型值数十纳安),反馈分压点的阻值可取较高值,以节省功耗。

三、电气性能参数

TLV62568DBVR的主要电气性能参数如下表所示。所有参数均测试于典型环境温度25°C,输入电压VIN = 3.6V时,除非另有说明。

参数名称符号条件最小值典型值最大值单位
输入电压范围VIN2.35.5V
输出电压精度负载范围0–600mA,VIN = 3.6V±1.5%%
输出电压调节范围VOUT反馈分压设置0.83.3V
最大输出电流IOUT(max)VIN = 3.6V,VOUT = 1.8V600mA
开关频率fSW内部固定1.4MHz
静态工作电流(无负载)IQEN = VIN,VIN = 3.6V3060μA
关断电流IOFFEN = 0V0.11μA
反馈电压VREF0.7880.8000.812V
反馈电压温度系数ΔVREF50ppm/°C
持续导通电阻(高侧MOSFET)RDS(on)(HS)VIN = 3.6V180250
持续导通电阻(低侧MOSFET)RDS(on)(LS)VIN = 3.6V160220
过流保护阈值ILIM700900mA
过温关断TSHDN150180°C
开启使能电压VEN_H1.21.4V
关闭使能电压VEN_L0.4V
效率EffVIN = 3.6V,VOUT = 1.8V,IOUT = 300mA92%

上述参数体现了TLV62568DBVR在典型工况下的优异性能:1.4MHz的高开关频率有助于采用小尺寸电感与陶瓷电容;低静态电流使设备在休眠或待机时依然能够大幅度延长电池寿命;高效率特性在中等负载(约30%–50%)下可达到90%以上。当输出电流在几十毫安时,转换效率依然保持在80%以上。

四、内部结构与工作原理

TLV62568DBVR是一款采用自适应模式(Adaptive On-Time,AOT)控制的同步降压型开关稳压器。其内部框图如下(示意):

  1. 振荡与时钟生成电路:内部振荡器提供一个固定的开关周期参数(参考开关频率1.4MHz),同时指导控制器进行周期性的开关打通与关断。

  2. 电压比较与误差放大器:通过FB引脚采样输出电压,反馈至内部误差放大器,与内部精密参考电压(0.8V)进行比较,输出误差信号。误差信号经过补偿网络处理,产生适合的控制信号,参与调节脉冲宽度。

  3. 自适应On-Time控制单元:与普通固定频率PWM模式不同,AOT模式在每个开关周期仅根据负载电流与输入输出电压差来动态调整导通时间(Ton),从而使输出电压保持稳定。由于开关频率在不同负载状态下会有所变化(轻载时频率下降,重载时频率趋向固定值),AOT兼顾了快速瞬态响应与高效率。

  4. 同步整流MOSFET驱动器:内部集成上下桥MOSFET,高侧MOSFET负责与输入电源相连以进行能量传递,低侧MOSFET则在关断高侧MOSFET时作为续流回路,提高效率并避免传统外置肖特基二极管的损耗。驱动器根据电流检测与死区时间设计来防止上下MOSFET出现导通重叠短路,并优化开关转换时间,减少开关损耗。

  5. 保护电路:包括输出过流保护(OCP)与过温保护(OTP)。当流过内部开关管的电流超过设定阈值(典型700mA)时,保护电路立即禁用高侧开关,进入限流模式或关断模式;当芯片温度超过约150°C时,器件自动关断输出,待温度下降后自动恢复。

  6. 软启动电路:在EN引脚上升沿触发时,软启动电路缓慢提升输出占空比,使输出电压以恒定上升速率Ramp到设定值,避免输入过流浪涌与输出电压过冲。典型软启动时间约为2ms左右,具体数值与工作环境温度与输入电压有关。

工作原理流程

  • 启动过程:当EN引脚被拉高到约1.2V以上时,内部参考与振荡器开始工作,软启动电路启动,输出电压以预设Ramp上升速率缓慢提升。当FB引脚检测到输出电压接近目标值(0.8V)时,误差放大器介入,对开启时间进行精细调节,使输出最终稳定在设定值。

  • 正常稳压:在每个开关周期内,自适应On-Time控制单元根据当前输入电压和输出电压之差,以及输出电流需求,通过检测输出电感电流的变化来动态计算下一次导通时间Ton。Ton结束后,高侧MOSFET关闭,低侧同步MOSFET导通进行续流。电感电流逐渐降低直到MOSFET关断或下一个开关周期开始。该机制在保持输出电压的同时,减少无谓导通时间过长的能量损耗。

  • 轻载/无负载模式:当输出电流降至较小值(如<50mA),AOT控制会使开关频率下降,减少开关次数,从而进一步降低开关损耗。在超轻载或无需供电时,如果EN引脚被拉低,器件进入关断状态,内部MOSFET完全关闭,静态电流可降至约0.1μA,节省电池电量。

  • 保护机制:若输出电流过大,使电感电流超过内部过流检测阈值,器件会触发限流或关闭高侧MOSFET,直到电流恢复至安全范围;若芯片温度持续升高到约150°C,OTP触发,器件强制关闭所有开关,等待温度回落后恢复正常工作。

五、关键功能特性

  1. 低静态电流
    在VIN = 3.6V、IOUT = 0mA条件下,TLV62568DBVR典型静态电流仅为30μA,远低于同类固定频率PWM转换器。这意味着在轻载或待机态时,电源管理电路自身的能耗极低,有助于延长电池寿命,特别适用于需要长期待机的物联网传感器和可穿戴设备。

  2. 高效率
    由于采用了自适应SoC(System-on-Chip)工艺,内置同步整流MOSFET,且开关频率高达1.4MHz,可使用低容值陶瓷输出电容(如10μF)和较小尺寸电感(如1.0μH),在中等负载时效率可超过92%。在输入电压3.6V、输出电压1.8V、输出电流300mA的典型工况下,效率可达约92%以上。效率曲线表明:

    • 轻载(IOUT < 50mA):效率约在70%–80%之间。

    • 中载(IOUT = 200mA–400mA):效率最高可达90%以上。

    • 重载(IOUT = 600mA):效率约在85%–88%,同时仍保持良好热性能。

  3. 高开关频率
    1.4MHz的固定开关频率使得所需外部电感电容更小,整体电源解决方案尺寸能够大幅缩小,适合对空间极度受限的小型电路板。同时,高频率有助于减小输出电压纹波并提高瞬态响应速度。

  4. 同步降压架构
    器件内部集成上、下MOSFET,无需外部肖特基二极管,实现真正的同步整流,降低续流损耗,提升转换效率;同时简化了外部器件数量与类型,降低BOM成本与设计复杂度。

  5. 自适应On-Time控制
    在不同负载条件下,通过动态调整开关导通宽度来保持输出电压稳定,无需外部补偿网络,在保证系统稳定性的同时使瞬态响应更快。此外,自适应On-Time在轻载时会降低开关频率、减小开关损耗、提升效率。

  6. 宽输入电压范围
    支持2.3V至5.5V宽输入,足以覆盖单节或双节锂电池组、USB 5V供电等常见电源类型。宽输入范围意味着可适用于更多应用场景,尤其是在需要多种电源类型切换的系统中。

  7. 可调输出电压
    通过外部分压电阻即可将默认0.8V-参考电压放大到目标输出电压。适用于输出1.0V、1.2V、1.8V、2.5V、3.3V等多种标准电压,可为各种MCU、FPGA、传感器、RF射频芯片等提供定制电压。

  8. 软启动功能
    通过限制输出电压上升速率,限制输入电源浪涌电流,避免启动阶段电压振荡和浪涌电流对系统其他模块的干扰。软启动时间典型为2ms,帮助系统平滑启动,降低电磁干扰(EMI)。

  9. 保护与监测

    • 过流保护(OCP):当输出电流超出设定限值(约700mA)时,过流检测电路将限制开关导通时间或关闭高侧MOSFET,防止器件及负载损坏。

    • 过温保护(OTP):当芯片温度超过约150°C时,器件进入关断状态,待温度降至正常温度后自动重新启动。

    • 欠压锁定(UVLO):EN/UVLO引脚可直接用于欠压检测,当输入电压低于设定阈值时,器件关闭,防止在输入电压不足时输出电压异常。

  10. 低噪声输出
    在高开关频率下,输出电压纹波较小,并且由于采用内置同步整流架构,减小了外部二极管造成的传导噪声。结合合适的输出电容与布局优化,可满足RF通信设备对电源噪声较高要求。

六、应用电路与设计指南

为确保TLV62568DBVR在实际电路中的最佳性能,需要根据TI官方推荐的典型应用电路进行设计,并遵循PCB布局与器件选型指南。

6.1 典型应用电路示例
以下示例为TLV62568DBVR在输入电压3.7V、输出电压1.8V、输出电流400mA时的典型应用设计:

  1. 输入端

    • VIN引脚与系统电源连接,输入处放置一颗4.7μF至10μF陶瓷电容(X5R或X7R材质),电容耐压至少7V以上,用于滤除输入端的高频噪声与吸收开关浪涌。

    • EN引脚通过一个10kΩ上拉电阻连接至VIN,实现开机自动使能;若需要欠压锁定,可在EN引脚与VIN之间串接电阻分压器,设置EN门槛。

  2. 输出端

    • R1 (Rtop) = 100kΩ

    • R2 (Rbot) = 44.2kΩ (对应1.8V输出时,根据VOUT = VREF × (1 + Rtop/Rbot) 计算)。

    • 电感:选用适合1.4MHz工作频率的1.0μH低直流电阻(DCR)电感,电感饱和电流需大于最大输出电流(如≥1A),以避免饱和造成效率下降与电流波动。

    • 输出电容:建议选用10μF至22μF陶瓷电容(X5R或X7R),耐压6.3V或更高;在电容两端并联0.1μF小陶瓷电容,可进一步降低输出高频纹波。

    • 分压电阻:输出电压通过两个电阻R1、R2实现反馈。

  3. 反馈与补偿
    由于TLV62568DBVR内部已集成误差放大器与补偿网络,无需外部补偿元件。只需按照官方推荐ESR与输出电容特性即可确保环路稳定。

  4. 布局与走线

    • 把器件、输入电容、输出电感、输出电容紧凑布置,缩短信号回路路径,降低寄生电感与电容。

    • 将GND引脚通过宽铜箔或多层地平面直接接地;避免地线环路过大,降低地电阻。

    • SW节点走线要尽量短,远离敏感信号线;在SW引脚与电感之间形成短而粗的连接。

    • 分压反馈走线保持距离SW节点,避免反馈线拾取噪声;在FB引脚与地之间保持良好地参考,防止开环或者噪声耦合导致振荡。

  5. EMI与滤波

    • 根据需要,可以在输入端添加一个小型EMI滤波电路,如在VIN与EN之间串联小电感并并联陶瓷电容,以抑制高频噪声。

    • 在输出端若有严格噪声要求,可并联一个小电阻或RC网络来进一步衰减开关尖峰。

典型应用电路图

lua复制编辑      VIN ----+----||----+----+-----------+ 
              C_in 10μF |    |           |
                       EN   |           |
                        |   +----+      |
                        R   |    |      |
                        |   | EN |      |
                        +---|    |      |
                            +----+      |
                                       _|_  TLV62568DBVR
                                        -< SW 引脚
                     L1 1.0μH              |
          +----+-----ooooooo------------+ |
          |    |                        | |
          |    |                        | |
          |   ___                       | |
          |   --- C_out 10μF             | |
          |    |                        | |
          |    +-- 0.1μF               FB| |
          |                             | |
          +-----------------------------+_+
                                        |
                                       GND

  • C_in:输入端陶瓷电容,用于滤波与吸收高频噪声。

  • L1:外部电感,1.0μH,饱和电流≥1A,低DCR。

  • C_out:输出陶瓷电容,用于输出滤波,典型10μF;并联0.1μF用于高频纹波吸收。

  • R1/R2:反馈分压电阻,决定输出电压。(示例中1.8V输出时R1=100kΩ,R2=44.2kΩ)

  • EN:可直接连接VIN,也可以通过分压电阻实现欠压锁定。

6.2 PCB布局建议

  1. 输入电容、器件与电感要紧凑布局
    将VIN引脚、输入电容和芯片尽量靠近布置,缩短输入回路,减少寄生感抗。确保输入电容(C_in)与TLV62568DBVR的VIN引脚之间没有其他信号线穿过,形成低阻抗、低寄生电容/电感的路径。

  2. SW节点与电感连接最短
    SW引脚与电感输入端连线要尽量短、宽,减少开关噪声对周围走线的干扰。在SW引脚周围尽量避免走过敏感的模拟或高阻抗反馈线。

  3. FB走线远离SW节点
    反馈分压网络应避开开关节点的噪声辐射,将FB及其分压电阻尽量放置在靠近芯片FB引脚与地之间。FB引脚周围形成良好的地回路,以保证反馈精度。

  4. GND地线处理
    采用大面积地平面,并在芯片底部尽可能使用过孔与内层地平面相连,降低地阻抗。不要让大电流回路与模拟信号地重叠,以免噪声干扰反馈与参考电路。

  5. 热量散逸
    虽然TLV62568DBVR功耗较低,但在高负载、高输出电流时仍会产生一定热量。应确保周围有足够的铜箔面积用于散热,可在芯片底部与相邻铜箔区域留更多铜面积,并使用过孔与底层地平面连接,提升散热效果。

  6. EMI防护
    如果应用对EMI要求严格,可在输入端添加LC滤波器,将电感与电容置于靠近输入端位置,减小开关脉冲对外部系统的干扰。同时,遵循地线分割原则,将数字地与模拟地分开,减小环路面积,降低辐射。

七、应用场景与案例分析

TLV62568DBVR广泛应用于各种需要小尺寸、低功耗、高效率的电子设备。以下列举典型应用场景和具体案例,以便理解其优势与使用细节。

7.1 可穿戴设备
可穿戴设备(如智能手环、智能手表)对外形尺寸和功耗有严苛要求。TLV62568DBVR封装小、静态电流低,可为MCU、传感器、蓝牙芯片等核心模块进行多路供电。例如:

  • 输入为单节锂电池(3.7V),输出为1.8V为低功耗MCU供电;

  • 当设备在待机模式时,TLV62568DBVR进入低静态电流状态,仅消耗约30μA;

  • 在数据采集、BLE通信等高负载阶段,能够提供稳定的300mA以上电流输出,保证系统稳定运行。

7.2 物联网节点/传感器模块
对于分布式传感器节点,如温湿度监控、环境采样、工业监测等场景,经常需要长时间独立供电。通常采用锂电池、小型太阳能供电或干电池供电。使用TLV62568DBVR,可将电池电压转换为MCU及无线通信模块所需的3.3V电源,并在轻载或休眠时将静态电流降至极低水平。例如:

  • 太阳能板+锂电池混合供电,输入电压在2.5V–4.2V波动;

  • TLV62568DBVR保持稳定3.3V输出,为STM32系列MCU、LoRa无线收发器提供电力;

  • 利用EN引脚的欠压锁定功能,在太阳能电压过低或电池电量不足时自动关断输出,保护电池寿命。

7.3 无线通信设备
蓝牙耳机、Wi-Fi模块、NB-IoT等无线通信设备对电源纹波和瞬态响应要求较高。TLV62568DBVR具有高开关频率(1.4MHz)和较小输出纹波的特点,可以确保射频模块稳定高效地工作。例如:

  • 在蓝牙音频应用中,当发射功率波动时,电源需快速响应负载变化;

  • TLV62568DBVR的自适应On-Time控制可在几百纳秒内调节开关导通时间,迅速补偿输出电压偏差;

  • 配合适当的输出电容与布局,使得射频系统噪声降低,通信稳定。

7.4 工业自动化与仪器仪表
在工业控制板和仪器仪表中,通常需要将12V或24V电源降压至1.2V、1.8V或3.3V多个电压轨。虽然TLV62568DBVR只能支持最高5.5V输入,但可在小型传感器模块或辅助电源中发挥作用。例如:

  • 在PLC扩展模块中,将5V辅助电源降至2.5V,为模拟信号处理芯片供电;

  • 在嵌入式工控计算机的USB接口供电子电路中,保证稳定3.3V为外设提供电源;

  • 在现场传感器接口盒中,使用TLV62568DBVR将干电池电压转换为MCU所需电压,工作环境温度可达–40°C至+85°C。

7.5 智能家居与便携式设备
智能门锁、智能摄像头、报警传感器等家居设备对电池续航和尺寸有较高要求。TLV62568DBVR凭借小巧体积、低功耗、高效率等优势,应用于:

  • 智能门锁主控板,将4节1.5V干电池电压(总计6V)通过一级或两级降压,实现3.3V/1.8V双输出;

  • 便携式手持设备,将锂电池电压转换为MCU和无线芯片所需的电压,为触摸屏、摄像头、Wi-Fi模块供能;

  • 无线报警传感器节点,采集环境数据并通过ZigBee或LoRa网络上报,长时间电池供电仍能保证稳定性。

八、与同类产品的对比分析

在选择同步降压转换器时,工程师通常会关注以下几个指标:输入/输出电压范围、最大输出电流、效率、静态电流、开关频率、封装尺寸、成本等。以下将TLV62568DBVR与市场上几款常见同类产品进行对比,以帮助工程师做出合理选型。

特性/产品型号TLV62568DBVRTI TPS62840TI TPS62172Microchip MIC5353Analog Devices ADP2300
最大输出电流 (mA)6003501,500200600
输入电压范围 (V)2.3–5.52.5–5.52.3–5.51.7–5.52.5–5.5
输出电压范围 (V)0.8–3.30.6–3.30.6–3.60.8–3.30.8–5.0
开关频率 (MHz)1.42.2 (固定)1.0–3.0 (可调)2.0 (固定)2.25 (固定)
静态电流 (μA)30256016450
关断电流 (μA)0.11.510180
封装类型SOT-23–5UDFN-6SOT-23–5SOT-23–5SOT-23-5
效率 (典型) (@IO=300mA)92%95%93%90%88%

  1. 与TPS62840对比

    • TPS62840最大输出电流350mA,不及TLV62568DBVR; 静态电流25μA略低于TLV62568DBVR; 开关频率2.2MHz更高,可使用更小尺寸的磁性元件;

    • 若设计要求输出电流不超过300mA且对效率要求极高,可优先考虑TPS62840; 若需要更高输出电流以及更低负载静态电流需求不苛刻,则TLV62568DBVR更合适。

  2. 与TPS62172对比

    • TPS62172支持最高1.5A输出,适合更大功率应用;静态电流60μA高于TLV62568DBVR;开关频率可在1MHz至3MHz之间调整,灵活性更高;

    • TLV62568DBVR在600mA输出范围内拥有更低的静态功耗和更小封装,适合空间受限、需要电池寿命最大化的应用。若系统需要1A以上输出电流,则选用TPS62172。

  3. 与MIC5353对比

    • MIC5353最大仅支持200mA输出,更适合超低功耗、超小尺寸的应用;静态电流仅16μA,比TLV62568DBVR更低;

    • TLV62568DBVR在输出能力和开关频率方面优势明显;若应用负载极轻,且对静态电流极度敏感,可考虑MIC5353,否则TLV62568DBVR更具性价比。

  4. 与ADP2300对比

    • ADP2300输出电流可达600mA,与TLV62568DBVR持平;静态电流450μA远高于TLV62568DBVR;

    • ADP2300输出电压范围更宽(可至5V),适合不同电压需求;但对于电池供电、需长时间待机的场景,TLV62568DBVR以静态电流低、效率高、面积小的优势脱颖而出。

九、选型指南与设计注意事项

在选择和应用TLV62568DBVR时,以下因素值得重点关注:

  1. 输出电流需求
    根据系统所需最大输出电流,若需求不超过600mA,TLV62568DBVR能够稳定提供所需电流;若输出电流要求更高,则需要参考同一系列或同级别其他产品。

  2. 输入电压类型与范围
    确认系统输入电压是否在TLV62568DBVR支持的2.3V–5.5V范围内。若系统供电来自两节或以上串联锂电池(总电压>5.5V),则需先通过降压或选用更高输入电压兼容的器件。

  3. 功耗与效率
    若系统在轻载、待机态需要长时间运行,应优先考虑TLV62568DBVR的超低静态电流特性;若系统在中高负载时需长时间供电,应关注器件在对应负载下的转换效率。

  4. 封装与尺寸限制
    TLV62568DBVR采用SOT-23–5超小封装,如需节省更多空间,可考虑尺寸更小的UDFN或DFN封装产品;但需权衡外部器件需求与整体布局。

  5. 输出电容与电感选择

    • 电感需满足高饱和电流要求并保证低DCR;建议选择规格为1.0μH、饱和电流≥1.2A的电感。

    • 输出电容需满足电容容值和耐压要求,建议使用10μF至22μF、6.3V以上的X5R/X7R陶瓷电容,配合0.1μF小电容并联抑制高频噪声。

  6. 热管理与散热
    确保芯片周围具备足够的散热铜箔面积,采用多层板时通过底层地铜平面带走热量。若环境温度偏高或输出电流持续高负载,应在PCB设计时预留更多散热区域或加装散热片。

  7. EMI/EMC设计

    • SW节点电流变化剧烈,需做好EMI滤波设计:输入端并联小电容、输出端屏蔽、合适的走线间距等;

    • 若系统对EMI要求严格,可在L1之前添加差分电感、陶瓷电容等滤波元件,以抑制高频开关噪声。

  8. 软启动与系统顺序启动

    • TLV62568DBVR内部集成软启动,无需额外电容;若系统上电顺序有限制,可通过EN引脚配合外部微控制器GPIO控制输出时序。

    • 当需要多个电源轨有序启动时,可将TLV62568DBVR的EN引脚与其他电源管理芯片形成级联或级联逻辑,以满足系统启动需求。

  9. PCB布局与布线技巧

    • 严格按照TI推荐的PCB参考设计走线;

    • 保证输入回路、输出回路封闭最小回路面积;

    • 将高频开关回路与低频信号回路分隔开;

    • 采用多层布板时,让SW节点尽量远离敏感信号层;

    • GND平面保持连续,防止分割。

十、可靠性与质量指标

TLV62568DBVR符合工业级温度范围(–40°C至+85°C)工作,并经过TI严格的工厂测试与质量保证。以下是一些主要质量与可靠性特性:

  • 温度范围:器件工作温度范围为–40°C至+125°C结温;保证在工业环境中长期稳定运行。

  • 焊接兼容性:符合JEDEC J-STD-020E Pb-Free规范,可适用于无铅回流焊工艺;保证在SMT生产线上的高良率。

  • ESD保护:输入引脚和其他引脚具备内部静电放电保护二极管,符合±2kV HBM(人体模型)规范,增强抗ESD能力。

  • 失效率:TI产品平均失效率(FIT)约为几十FIT级别(具体可参考TI产品质量报告),适合各种可靠性要求高的应用。

  • 钝化与包装:采用Journal包材(JEDEC标准),具有良好湿度敏感度等级(MSL1或MSL2),在适当储存条件下可保证长期质量稳定。

用户在设计与生产过程中,注意以下可靠性要求:

  • 回流焊工艺:严格控制温度曲线,避免超过+260°C峰值回流温度,防止封装变形。

  • 储存与运输:若长期存放,应保持原装防潮包装,以防止潮湿腐蚀;生产前进行烘烤脱湿。

  • 焊盘设计:应按照TI推荐的焊盘布局与焊膏印刷要求进行设计,避免焊盘浮起、焊球短路。

  • 应用环境:若目标环境温度过高,应评估散热需求;若环境潮湿应增加防护措施,如涂覆绝缘涂层等。

十一、典型应用实例

以下举例说明TLV62568DBVR在实际项目中的应用,以帮助理解其选型与设计要点:

实例1:智能手环核心供电

  • 输入:3.7V锂离子电池

  • 输出1:1.8V为低功耗MCU供电

  • 输出2:2.5V为传感器激励电压

  • 设计要点:采用两颗TLV62568DBVR实现多路输出(或使用一颗DC-DC + LDO组合)。在1.8V输出应用中,设置分压电阻为R1=100k,R2=44.2k,实现精确1.8V输出;输出2设置R1=150k,R2=68.1k,实现2.5V输出。PCB要求严格控制电源噪声,以避免传感器读数漂移。通过EN脚与MCU GPIO连接,实现开机/关机控制。

实例2:无线传感器节点电源管理

  • 输入:3.3V开关电源(来自太阳能板管理电源)

  • 输出:1.2V为STM32L系列MCU核电压;3.3V通过LDO由1.2V升压;

  • 设计要点:TLV62568DBVR输出1.2V,满足MCU核电压需求;由于MCU核电压稳定性对时钟及采集精度影响较大,需选择低ESR输出电容,并严格布局;当太阳能板供电不足时,通过EN脚关闭DC-DC,切换至备用锂电,保证系统稳态供电。

实例3:蓝牙耳机供电

  • 输入:单节锂电池(2.8V–4.2V)

  • 输出:3.3V为音频功率放大器供电;1.8V为蓝牙SoC供电;

  • 设计要点:由于蓝牙SoC在发射高功率时瞬态电流会显著增加,DC-DC需要具备快速瞬态响应能力。TLV62568DBVR的自适应On-Time控制可以在数百纳秒内调节开关导通时间,快速补偿负载变化。输出3.3V通过另一颗转换器或LDO实现。PCB优化重点在于将SW节点与输出线路紧密布线,减小回路面积以减小发射模态辐射。

实例4:物联网门窗传感器

  • 输入:CR2032纽扣电池(3V)

  • 输出:2.5V为低功耗MCU及LoRa模块供电;

  • 设计要点:由于纽扣电池内阻较大,电压会随放电电流显著波动。TLV62568DBVR能在输入2.3V–3V范围内正常工作,保证输出2.5V稳定。同时静态电流极低,可在待机时几乎不消耗电量,延长电池寿命至1年以上。通过角度检测传感器触发后,MCU唤醒并发射数据,结束后快速进入休眠。

十二、总结

TLV62568DBVR以其600mA输出能力、高效率、超小尺寸和低静态电流特点,为电池供电便携式设备、可穿戴设备、物联网节点、无线通信模块等应用提供了理想的电源管理方案。本文从产品概述、封装与引脚功能、电气性能参数、内部结构与工作原理、关键功能特性、应用电路与设计指南、应用场景与案例分析、与同类产品对比、选型指南、可靠性与质量指标、典型应用实例等方面进行了全面详细的介绍,帮助设计者深入理解器件特性与应用细节。

在实际设计中,务必遵循厂商推荐的PCB布局与走线规范,选用合适的外部元器件,以确保器件在各种工况下的稳定性与可靠性。结合具体应用需求,如输出电压、电流、环境温度范围、EMI要求、尺寸约束等,合理进行系统级电源分配与设计,方能最大程度发挥TLV62568DBVR的性能优势。随着物联网、智能穿戴、便携式电子设备的不断普及,对高效、低功耗、微型化电源管理需求日益提升,TLV62568DBVR无疑是众多设计方案中的优选之一。通过深入掌握其基础知识与设计要点,可帮助工程师快速完成系统电源设计,提升整体产品竞争力。

责任编辑:David

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