TPS62130 — чем заменить линейный стабилизатор?

Что это за прибор

Отличие синхронной схемы от классической с внешним диодом видно сразу: во внутренней схеме обе половины моста — и высокостойковая, и низкоставочная — идут по отдельности, поэтому на выходе нет падения напряжения на диоде и не нужен внешний Шоттки. Побочный эффект тот же, что у любой синхронной схемы: при переходе в режим пропускания индуктивность работает в двухквадрантном режиме, и часть энергии возвращается в цепь питания. На плате без раздельного разряда обратного пути это приводит к повышению напряжения на входе, и его надо учитывать.

Режим скважности 100 % означает, что преобразователь умеет работать без выключения силовых ключей — с минимальным падением напряжения на входе. Для прибора, который живёт от одной батареи, это даёт лишние проценты ёмкости, но означает, что обратный путь энергии идёт через вход, и на входе нужна цепь, которая это выдерживает.

Частота преобразования около 2,5 МГц — высокая для прибора такого класса, и это сокращает размеры индуктивности и выходных ёмкостей. Плата за это расплачивается требованиями к разводке: при такой частоте помехи от печатной платы заметны, и силовые трассы и точка заземления подложки проектируются отдельно от сигнальной части.

Настраиваемый или фиксированный

Выбор настраиваемой или фиксированной версии определяется не удобством, а схемой. Настраиваемый прибор требует внешнего делителя обратной связи, а значит двух резисторов и расчёта их номиналов под нужное напряжение; фиксированный работает без внешней цепи обратной связи вообще, и в плате остаётся меньше элементов, которые можно ошибиться. При этом настраиваемый прибор гибче: перепайка одного резистора меняет выход.

Есть у прибора и выходной вывод контроля питания с открытым коллектором — сигнал, что выход достиг заданного напряжения. Для схем, где порядок включения важен, это единственный способ узнать, что питание уже стабильно, и не подавать нагрузку раньше времени.

Отдельно полезна функция программируемого плавного старта: она задаёт время выхода на режим и снимает вопрос о всплеске напряжения на нагрузке при включении. Второй вариант — отслеживание выхода внешним источником, когда прибор запускается вслед за другим и повторяет его напряжение.

Корпус и соседство

VQFN 3 × 3 мм с шагом 0,5 мм — это малый корпус с теплоотводящей площадкой, которую нужно паять и соединять с землёй. Подложка под прибором при этом не должна быть сплошной медью: у таких корпусов предусмотрены отдельные выводы подключения, и неправильная разводка подложки даёт перегрев прибора при входном напряжении в верхней части диапазона.

Обращают внимание и на режим работы вблизи максимальной частоты: при 3 А на 3,3 В и входе 12 В рассеиваемая мощность целиком ложится на прибор, и теплоотвод становится частью расчёта, а не деталью монтажа.

В корпусе того же семейства есть приборы на 6 А с той же распиновкой — это значит, что запас по току можно взять без переразводки платы. Но обратное неверно: прибор на 6 А на место трёхамперного не подходит по потреблению и по тепло, и в заказе это надо отражать явно.

Что проверять при заказе

1. 01 Настраиваемый или фиксированный: TPS62130 настраиваемый, 3,3 В — это TPS62133, 5 В — TPS62132.
2. 02 Корпус: VQFN-16 3 × 3 мм с теплоотводящей площадкой, код RGT.
3. 03 Диапазон входа 3–17 В и выбранное выходное напряжение с запасом по падению.
4. 04 Ток нагрузки против 3 А и теплоотвод при максимальном входном напряжении.
5. 05 Выход power-good, если порядок включения нагрузки важен.
6. 06 Индуктивность и ёмкости по рекомендациям из паспорта: при 2,5 МГц компромисс по размеру и по помехам решается именно там.

Частые вопросы

• Какое напряжение на входе допустимо — от 3 до 17 В.
• Есть ли у TPS62130 фиксированный выход 3,3 В — нет, прибор только настраиваемый; фиксированный 3,3 В это TPS62133.
• Какой ток — до 3 А непрерывно.
• Нужен ли внешний диод Шоттки — нет, схема синхронная.
• В каком корпусе — VQFN-16 3 × 3 мм с площадкой под пайку.
• Можно ли взять 6-амперный вариант вместо — да, он выводно совместим, но тепло и потребление считаются отдельно.