电源管理芯片能够在电子设备系统中完成对电能的变换、分配、检测和其他电能管理工作,是确保电子设备稳定运行的关键因素,新能源汽车、工业自动化、5G通信和人工智能等新兴市场的快速发展对电源管理芯片的性能提出了更高的要求。同时,在传统行业,如网通、安防、工业电源和家电类等市场的持续增长,对电源管理芯片的需求也在日益增加。
DCDC变换器是电源管理芯片中的一种,能够根据系统的要求,将一个电压值的直流电压转换为另一个电压值的直流电压,为各种负载提供稳定、高效率的电源供电,从而广泛应用于各种电子设备中。
思瑞浦可以提供一系列高效的DCDC变换器,目前已经覆盖200个以上的产品型号,广泛服务行业内约一千个客户,并已经与新能源、家电、AI、通信和汽车等多领域的国内外头部客户展开长期深入的合作,单品类的出货量突破一亿片。
思瑞浦易于使用的DCDC产品拓扑可以覆盖Buck(降压)变换器、Boost(升压)变换器和隔离电源等多种类型,可提供2.5V至180V的宽输入电压范围,输出电流范围介于300mA到20A,具有高效率、高功率密度、低静态电流、低EMI、低噪声和宽输入电压范围等优点,同时可以提供多种灵活可靠的参考设计,适用于各类应用,可以支持3.3V、5V、12V、24V和48V等多种总线电压。
低静态电流,助力电池应用系统
降低静态电流可以降低系统的待机功耗,并提升轻载效率,尤其是在电池或超级电容供电的应用场景,如新能源汽车和电表等领域,可以极大地增加电池或超级电容的使用时间和寿命。TPP36x07Q和TPP36x09Q系列是车规级高效率、高功率密度、易于使用的同步降压变换器,可覆盖1-6A的输出电流,全系列的超低静态电流小于10µA,可广泛应用于车载娱乐、智能驾驶、汽车显示屏、域控制器和电池供电等多个系统中。
为提升轻载效率,TPP36x07Q和TPP36x09Q系列采用了轻载降频技术,可在负载降低时降低芯片的开关频率,从而降低系统损耗,提升轻载效率。在典型工况下,TPP36x07Q系列的静态电流约3µA,空载电流约6µA,其1mA负载效率可大于90%;TPP36x09Q系列空载电流约10µA。
系列产品不仅可实现极高的轻载效率,在重载下也有着优异的转换效率和热性能。如TPP36x07Q系列集成了90mΩ的HS-FET和60mΩ的LS-FET,最大可驱动3A负载,可以在保证高性价比、高频2.1MHz小体积的情况下,实现最高93%以上的工作效率和优异的散热能力,配合极具优势的静态电流,可以组合出全负载范围内的高工作效率。
TPP36307Q效率曲线 (VOUT=5V, PFM mode, Fsw=400kHz)
定频COT控制架构,可实现固定频率控制和快速瞬态响应
COT(Constant On-Time)控制是一种用于DCDC变换器的控制模式,旨在调节并稳定变换器的输出电压。与传统的电压模和电流模控制方式不同,COT控制通过固定导通时间来调节输出电压,可以简化控制电路并提高响应速度,广泛用于通信和工业控制等领域。
当前COT控制架构的产品大多采用自适应COT控制,其固定导通时间由on-time发生器根据输入电压VIN和输出电压VOUT(占空比)按比例得出,以保证在不同的占空比范围内实现伪固定频率的控制。然而在某些特定的实际应用情况下,由于电路的损耗和控制延时等的影响,DCDC变换器并非始终按照由on-time发生器设定的固定导通时间工作,因此开关频率会发生明显变化。TPP21206是2.7V至16V输入, 集成远端反馈和精确电流保护的同步降压变换器,稳态可持续输出12A的负载电流,广泛应用于服务器、交换机和光模块等应用中。TPP21206采用了思瑞浦自主研发的定频COT控制架构,在实现传统自适应COT控制的快速瞬态响应基础之上,可以在不同的负载电流或占空比下实现稳定的开关频率控制。
丰富的参考设计,助力产品应用
升压变换器是一种常用的DCDC变换器,能够将低电压的直流输入升压为更高的直流输出,思瑞浦可以提供一系列Boost (升压)变换器、Sepic (升降压)变换器和隔离反激变换器等多种拓扑的参考设计,在工业控制、汽车电子等领域得到了广泛应用。TPQ5055xQ和TPQ50571Q是两款宽输入电压范围的非同步升压控制器和转换器,它们具有高效率、小尺寸和易于使用等特点。
如除Boost (升压)变换器应用外,TPQ5055xQ因出色的静态工作电流表现,使其也适用于将高压电池包直接转换为隔离低压供电的备用电源场景。这有助于在主电源12V失效的情况下,确保系统满足系统级功能安全需求。
Sepic方案因为其宽输入范围,输出完全关断,低EMI并且低成本,固定输出电压的场景,在车载电源稳压、摄像头电源供电上有广泛的应用。TPQ50571集成5-A大电流MOSFET可广泛适用于需要宽输入范围的Sepic拓扑,可在宽输入范围内避免Buck-Boost拓扑的模式切换造成的不稳定和纹波增大。
DCDC变换器凭借其高效率和高功率密度等出色的性能,已成为电子设备中必不可少的一部分。面向智能化和小型化的市场发展,思瑞浦不断创新和迭代DCDC变换器,推出了一系列高性能、低功耗和安全可靠的开关电源解决方案。同时深入调研客户的真实场景,基于应用持续进行产品定义和设计迭代,助力更智能和创新的行业发展。
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