TPS563206 [TI]
4.2-V to 17-V input, 3-A synchronous buck converter in SOT563;型号: | TPS563206 |
厂家: | TEXAS INSTRUMENTS |
描述: | 4.2-V to 17-V input, 3-A synchronous buck converter in SOT563 |
文件: | 总31页 (文件大小:2147K) |
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TPS563203, TPS563206
ZHCSQN5 –MARCH 2023
采用SOT563 封装的TPS56320x 4.2V 至17V 输入、3A 同步降压转换器
1 特性
3 说明
• 广泛地为各种应用配置
TPS563203、TPS563206 是采用 SOT563 封装的简
单易用型3A 同步降压转换器。
– 输入电压范围:4.2 V 至17 V
– 输出电压范围:0.6V 至7V
– 基准电压:0.6V
– 25°C 时基准电压精度为±1.5%
– 在–40°C 至125°C 温度范围内基准电压精度为
±2%
– 集成110mΩ 和60mΩ FET
– TPS563203 具有低静态电流:110μA
– 开关频率:600kHz
该器件经过优化,更大程度减少了运行所需的外部元件
并可实现低待机电流。
该开关模式电源 (SMPS) 器件采用 D-CAP3 控制模
式,能够提供快速瞬态响应,并且在无需外部补偿元件
的情况下支持专用聚合物等低等效串联电阻 (ESR) 输
出电容以及超低ESR 陶瓷电容器。
TPS563203 采用 ECO 模式运行,可在轻负载运行期
间保持高效率。TPS563206 在FCCM 模式下运行,可
在所有负载条件下保持相同的频率和较低的输出纹波。
该器件集成了全面的断续模式 OCP、UVLO、OTP 和
UVP 保护。TPS56320x 采用 6 引脚 1.6mm × 1.6mm
SOT563 (DRL) 封装,额定结温范围为 –40°C 至
125°C。
– 以最大95% 的高占空比运行
– 固定软启动时间:1.4ms
• 解决方案尺寸小巧且易于使用
– 轻负载下采用ECO 模式(TPS563203) 和
FCCM 模式(TPS563206)
– D-CAP3™ 控制模式,可提供快速瞬态响应
– 支持带预偏置输出的启动
– 非锁存OV、OT 和UVLO 保护
– 逐周期过流限制
封装信息
封装(1)
封装尺寸(标称值)
器件型号
TPS563203、
TPS563206
– UV 保护的断续模式
– 工作结温范围为–40°C 至125°C
– SOT563 封装(1.6mm × 1.6mm)
DRL(SOT563,6) 1.60mm x 1.60mm
(1) 如需了解所有可用封装,请参阅数据表末尾的可订购产品附
录。
2 应用
• 电视
• 数字机顶盒(STB)
• 楼宇自动化
• 宽带固定线路接入
TPS563203
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
1
6
5
4
VIN
FB
VOUT
VIN
CIN
2
3
EN
SW
EN
VOUT
COUT
30%
TPS563203 Vout=1.05V
TPS563203 Vout=5V
TPS563206 Vout=1.05V
TPS563206 Vout=5V
20%
GND
BST
10%
0
0.001
0.01
0.1
Output Current (A)
1
3
TPS563203 和TPS563206 效率
简化原理图
本文档旨在为方便起见,提供有关TI 产品中文版本的信息,以确认产品的概要。有关适用的官方英文版本的最新信息,请访问
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内容
1 特性................................................................................... 1
2 应用................................................................................... 1
3 说明................................................................................... 1
4 修订历史记录.....................................................................2
5 引脚配置和功能................................................................. 3
6 规格................................................................................... 4
6.1 绝对最大额定值...........................................................4
6.2 ESD 等级.................................................................... 4
6.3 建议运行条件.............................................................. 4
6.4 热性能信息..................................................................4
6.5 电气特性......................................................................5
6.6 典型特性......................................................................7
7 详细说明............................................................................ 9
7.1 概述.............................................................................9
7.2 功能方框图..................................................................9
7.3 特性说明......................................................................9
7.4 器件功能模式.............................................................11
8 应用和实施.......................................................................12
8.1 应用信息....................................................................12
8.2 典型应用....................................................................12
8.3 电源相关建议............................................................ 18
8.4 布局...........................................................................18
9 器件和文档支持............................................................... 20
9.1 接收文档更新通知..................................................... 20
9.2 支持资源....................................................................20
9.3 商标...........................................................................20
9.4 静电放电警告............................................................ 20
9.5 术语表....................................................................... 20
10 机械、封装和可订购信息...............................................20
10.1 卷带封装信息.......................................................... 21
4 修订历史记录
日期
修订版本
说明
*
2023 年3 月
初始发行版
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5 引脚配置和功能
1
VIN
SW
6
FB
EN
2
3
5
4
GND
BST
图5-1. 6 引脚SOT563 DRL 封装(俯视图)
表5-1. 引脚功能
引脚
I/O
说明
名称
编号
VIN
1
2
I
输入电压电源引脚
SW
O
高侧NFET 和低侧NFET 之间的开关节点连接。
低侧功率NFET 的接地引脚源极端子以及控制器电路的接地端子。将敏感FB 单点连接至此
GND。
GND
3
—
BST
EN
4
5
6
O
I
高侧NFET 栅极驱动电路的电源输入。在BST 和SW 引脚间连接0.1µF 电容器。
启用输入控制。高电平有效,必须上拉以启用器件。
FB
I
转换器反馈输入。通过反馈电阻分压器连接到输出电压。
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6 规格
6.1 绝对最大额定值
在自然通风条件下的工作温度范围内测得(除非另有说明)(1)
最小值
–0.3
–0.3
–0.3
–0.3
–0.3
-2
最大值
单位
VIN
18
V
输入电压(2)
输入电压(2)
输入电压(2)
输出电压(2)
输出电压(2)
输出电压(2)
输出电压(2)
工作结温范围,TJ
贮存温度,Tstg
6
0.3
25
V
V
FB、EN
GND
BST
V
BST (< 20ns)
SW
27
V
18
V
SW (< 20ns)
-6.5
20
V
-40
150
150
°C
°C
-55
贮存温度,Tstg
(1) 超出绝对最大额定值运行可能会对器件造成损坏。绝对最大额定值并不表示器件在这些条件下或在建议运行条件以外的任何其他条件下
能够正常运行。如果超出建议运行条件但在绝对最大额定值范围内使用,器件可能不会完全正常运行,这可能影响器件的可靠性、功能
和性能并缩短器件寿命。
6.2 ESD 等级
值
单位
人体放电模型(HBM),符合ANSI/ESDA/JEDEC JS-001(1)
±2000
V(ESD)
V
静电放电
充电器件模型(CDM),符合ANSI/ESDA/JEDEC JS-002 标准
±500
(2)
(1) JEDEC 文件JEP155 指出:500V HBM 可实现在标准ESD 控制流程下安全生产。
(2) JEDEC 文件JEP157 指出:250V CDM 可实现在标准ESD 控制流程下安全生产。
6.3 建议运行条件
在自然通风条件下的工作温度范围内测得(除非另有说明)
最小值
标称值
最大值
单位
VIN
4.2
17
5.5
0.1
23
V
输入电压(2)
输入电压(2)
输入电压(2)
输出电压(2)
输出电压(2)
输出电压(2)
输出电压(2)
V
V
FB、EN
GND
–0.1
-0.1
BST
V
–0.1
-0.1
-1
BST (< 20ns)
SW
25
V
17
V
SW (< 20ns)
IO
-6
19
V
0
3
A
输出电流
TJ
-40
-40
125
150
°C
°C
工作结温
存储温度
Tstg
6.4 热性能信息
DRL (SOT-563)
热指标(1)
单位
6 引脚
RθJA
147.4
73(2)
°C/W
°C/W
结至环境热阻
EVM 板上的结到环境热阻
RθJA_effective
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6.4 热性能信息(continued)
DRL (SOT-563)
热指标(1)
单位
6 引脚
RθJC(top)
RθJB
75.7
32.2
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
结至外壳(顶部)热阻
结至电路板热阻
2.1
ΨJT
结至顶部特征参数
结至电路板特征参数
结至外壳(底部)热阻
YJB
31.8
RθJC(bot)
不适用
(1) 有关新旧热指标的更多信息,请参阅半导体和IC 封装热指标应用报告。
(2) 此RθJA_effective 在TPS563202EVM 板上进行了测试(2 层,顶层和底层的铜厚度为2oz),VIN = 12V,VOUT = 5V,IOUT = 3A,TA
= 25oC。
6.5 电气特性
在TJ = –400C - 1250C 工作范围内,VVIN = 12V(除非另有说明)
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
输入电源电压
VIN
VIN
4.2
17
V
输入电压范围
VIN 电源电流
VIN 关断电流
110
350
7
µA
无负载,VEN = 5V,非开关,PSM 版本
IVIN
无负载,VEN = 5V,VFB = 0.7V,FCCM
版本
µA
µA
IINSDN
UVLO
UVLO
UVLO
UVLO
无负载,VEN = 0V
3.6
3.2
3.8
3.4
4
V
V
VIN 欠压闭锁
VIN 欠压闭锁
VIN 欠压闭锁
唤醒VIN 电压
关断VIN 电压
迟滞VIN 电压
3.6
400
mV
反馈电压
VFB
TJ= 25°C,Vin = 4.2V - 17V
591
588
600
600
609
612
mV
mV
FB 电压
FB 电压
VFB
TJ = -40°C 至125°C,Vin = 4.2V - 17V
MOSFET
RDS
110
60
高侧MOSFET Rds(on)
低侧MOSFET Rds(on)
TJ = 25°C,VVIN ≥5V
TJ = 25°C,VVIN ≥5V
mΩ
mΩ
(ON)HI
RDS
(ON)LO
占空比和频率控制
FSW
TJ= 25°C,VVOUT = 1.0V
VFB= 0.5V
600
100
55
kHz
ns
开关频率(1)
最短关断时间
最短导通时间
TOFF(MIN)
TON(MIN)
TJ = 25°C
ns
电流限制
IOCL_LS
INOCL
3
1
3.9
1.8
4.7
2.5
A
A
谷值电流设定点
谷值电流设定点
过流阈值
负过流阈值
逻辑阈值
VEN(ON)
Vin = 4.2V - 17V
Vin = 4.2V - 17V
1.15
0.93
1.2
1
1.28
1.05
V
V
EN 阈值高电平
EN 阈值低电平
EN 迟滞
VEN(OFF)
VENHYS
200
mV
输出放电和软启动
IEN
VEN = 1.5V
1
uA
EN 下拉电流
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6.5 电气特性(continued)
在TJ = –400C - 1250C 工作范围内,VVIN = 12V(除非另有说明)
参数
内部软启动时间
输出欠压和过压保护
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
tSS
1.4
ms
VUVP
55
60
256
1.5
13
65
%
us
UVP 跳变阈值
tUVPDLY
tUVPON
tUVPOFF
PGOOD
UVP 传播抗尖峰脉冲
ms
ms
在连续断续模式下,开关时间
在连续断续模式下,非开关时间
硬短路,UVP 检测
硬短路,UVP 检测
过热保护
TOTP
155
20
°C
°C
OTP 跳变阈值
OTP 迟滞
TOTPHSY
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6.6 典型特性
VIN = 12V(除非另有说明)
114
602
601.5
601
113
112
111
110
109
108
600.5
600
599.5
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
100 120 140
100 120 140
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
100 120 140
100 120 140
Junction Temperature (OC)
Junction Temperature (OC)
图6-1. TPS563203 静态电流
图6-2. Vref 电压
1.218
0.997
0.996
0.995
0.994
0.993
0.992
0.991
1.217
1.216
1.215
1.214
1.213
1.212
1.211
1.21
-40
-20
0
20
40
60
80
-40
-20
0
20
40
60
80
Junction Temperature (OC)
Junction Temperature (OC)
图6-3. 使能开启阈值电压
图6-4. 使能关闭阈值电压
80
75
70
65
60
55
50
45
140
135
130
125
120
115
110
105
100
95
90
85
80
-40
-20
0
20
40
60
80
-40
-20
0
20
40
60
80
Junction Temperature (OC)
Junction Temperature (OC)
图6-5. 低侧Rdson
图6-6. 高侧Rdson
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6.6 典型特性(continued)
VIN = 12V(除非另有说明)
100%
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
VIN=6 V
VIN=12 V
VIN=17 V
VIN=6 V
VIN=12 V
VIN=17 V
0.001
0.01
0.1
Iout (A)
1
3
0.001
0.01
0.1
Iout (A)
1
3
图6-7. TPS563203 在1.05 Vout 且使用2.2μH 电感器时的效率
图6-8. TPS563206 在1.05 Vout 且使用2.2μH 电感器时的效率
100%
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
95%
90%
85%
80%
75%
70%
VIN=5 V
VIN=12 V
VIN=17 V
VIN=5 V
VIN=12 V
VIN=17 V
20%
10%
0
65%
60%
0.001
0.01
0.1
Iout (A)
1
3
0.001
0.01
0.1
Iout (A)
1
3
图6-9. TPS563203 在3.3 Vout 且使用4.7μH 电感器时的效率
图6-10. TPS563206 在3.3 Vout 且使用4.7μH 电感器时的效率
100%
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
95%
90%
85%
80%
75%
VIN=6 V
VIN=12 V
VIN=17 V
VIN=6 V
VIN=12 V
VIN=17 V
20%
10%
0
70%
65%
0.001
0.01
0.1
Iout (A)
1
3
0.001
0.01
0.1
Iout (A)
1
3
图6-11. TPS563203 在5 Vout 且使用4.7μH 电感器时的效率
图6-12. TPS563206 在5 Vout 且使用4.7μH 电感器时的效率
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7 详细说明
7.1 概述
TPS56320x 是一款 3A 集成 FET 同步降压转换器,可在 4.2V 至 17V 输入电压 (VIN) 和 0.6V 至 7V 输出电压范
围内工作。该器件采用 D-CAP3 控制模式,无需外部补偿元件即可提供快速瞬态响应,并提供精确的反馈电压。
专有 D-CAP3 控制模式可减少外部元件数量,简化设计,并针对成本、尺寸和效率优化电源设计。该拓扑提供在
较高负载条件下的CCM 运行模式与较轻负载条件下的DCM 运行之间的无缝过渡。
Eco-mode 版本使 TPS563203 能够在轻负载时保持高效率。FCCM 模式版本允许 TPS563206 保持固定的开关频
率和较低的输出电压纹波。TPS56320x 既能够适应低等效串联电阻 (ESR) 输出电容器(例如 POSCAP 或 SP-
CAP),也能够适应超低ESR 陶瓷电容器。
7.2 功能方框图
7.3 特性说明
7.3.1 自适应导通时间控制和PWM 运行
TPS56320x 的主控制环路是自适应导通时间脉宽调制 (PWM) 控制器,支持专有 D-CAP3 控制模式。D-CAP3 控
制模式将自适应导通时间控制与内部补偿电路相结合,在使用低 ESR 和陶瓷输出电容器时,实现伪固定频率和较
少的外部元件数配置。即使几乎没有输出纹波它也能保持稳定。TPS56320x 还包含一个误差放大器,可使输出电
压变得非常准确
在每个周期的开始,高侧 MOSFET 将开启。内部一次性计时器到时后,此 MOSFET 将关闭。这个一次性计时器
的持续时长是根据输出电压 VO 按比例设置的,同时与转换器输入电压 VIN 成反比,以便在输入电压的范围内保
持伪固定频率,因此称为自适应导通时间控制。当反馈电压降至参考电压之下时,一次性计时器将重置,高侧
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MOSFET 将再次开启。基准电压将增加内部斜坡,以刺激输出纹波,不再需要 D-CAP3 控制模式提供的 ESR 感
应输出纹波。
7.3.2 Eco-mode 控制
TPS563203 利用高级Eco 模式设计,以保持较高的轻负载效率。当输出电流从重负载状态降低时,电感器电流也
会减小,最终波纹谷达到零电平,这是连续导通和不连续导通模式的边界。检测到电感器电流为零后,整流
MOSFET 会关断。随着负载电流进一步降低,转换器会进入不连续导通模式。导通时间几乎与连续导通模式时相
同,并且由于负载电流相比参考电压的水平更低,输出电容器放电需要更长时间。此操作会降低开关频率,与负
载电流成正比,从而保持较高的轻负载效率。轻负载运行IOUT(LL) 电流的过渡点计算方法为方程式1。
(V - VOUT ) ì VOUT
1
IN
IOUT(LL)
=
ì
2 ì L ì fSW
V
IN
(1)
7.3.3 软启动和预偏置软启动
TPS56320x 有内部 1.4ms 的软启动时间。EN 引脚变为高电平时,内部软启动功能开始逐步升高 PWM 比较器的
基准电压。
如果输出电容器在启动时预偏置,器件将开始切换,只有在内部基准电压大于反馈电压 VFB 时才会开始逐步升
高。此方案可确保转换器顺畅上升至调节点。
7.3.4 大占空比运行
TPS56320x 可通过平稳降低开关频率来支持高达 95% 的大占空比运行。当输入电压 Vin < 7V 且 VFB 低于内部
基准电压时,允许开关频率平滑下降以延长 TON,从而保持输出电压并提高负载瞬态性能。最小开关频率限制为
大约200kHz。
7.3.5 电流保护
使用逐周期谷值检测控制电路来实现输出过流限制 (OCL)。在关断状态期间会监测开关电流,方法是测量低侧
FET 漏源极电压。此电压与开关电流成正比。为了提升精确度,对电压感测进行了温度补偿。
在高侧 FET 开关的导通阶段,开关电流以线性速度增加,速度由输入电压、输出电压、导通时间和输出电感器值
决定。在低侧 FET 开关的导通阶段,此电流以线性方式下降。开关电流的平均值是负载电流 Iout。如果监控电流
高于 OCL 水平,转换器将维持低侧 FET 的导通状态,暂缓新置位脉冲的生成(即使电压反馈环路有这方面的需
要),直到电流水平达到或低于OCL 水平。在后续的开关周期中,导通时间将设为固定值,电流也将以相同的方
式监控。
对于此类过流保护,有一些重要的注意事项。负载电流高于过流阈值的部分,为峰-峰值电感器纹波电流的一半。
另外,如果电流受限,输出电压往往会降低,因为要求的负载电流可能高于转换器的可用电流。这甚至会导致输
出电压下降。当 FB 电压降至 UVP 阈值电压以下时,UVP 比较器可以检测到。然后,器件会在 UVP 延迟时间
(通常为24µs)后关闭,并在断续时间(通常为13ms)后重新启动。
过流状况消除后,输出电压将恢复为调节值。
TPS563206 是一个 FCCM 模式器件。在此模式下,器件在轻负载时具有负电感器电流。该器件具有 NOC(负过
流)保护功能,以避免出现过大的负电流。NOC 保护功能可检测电感器电流的谷值。当电感器电流的谷值超过
NOC 阈值时,IC 关断低侧,然后导通高侧。当连续触发 8 次 NOC 保护时,IC 会同时关闭高侧 FET 和低侧
FET。当NOC 条件消失并且输出电压恢复到目标值时,器件恢复正常开关。
因为 TPS563206 是 FCCM 模式端口,所以,如果电感太小以至于器件触发 NOC,则会导致输出电压高于目标
值。最小电感按方程式2 确定。
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(2)
7.3.6 使能电路
EN 引脚控制器件的导通和关断。当EN 引脚电压高于导通阈值时,器件开始开关;当EN 引脚电压降至低于关断
阈值时,器件停止开关。默认状态为低电平。因为IC 内部有1µA 的下拉电流。
EN 可由Vin 的典型分压电阻器电路或低于5.5V 的电压控制
TPS56320x 还允许 EN 仅通过上拉电阻连接到Vin,建议使用 100kΩ电阻器。EN 电压由齐纳二极管钳制。该齐
纳二极管不得流过大电流。R1 不得小于80kΩ。也不建议R1 使用过大的电阻器,以免EN 无法导通。R1 的范围
为80kΩ至3MΩ。建议R1 使用100kΩ。
VIN
VIN
EN
2V
GND
图7-1. EN 块电路
7.3.7 欠压闭锁(UVLO) 保护
UVLO 保护功能监测的是内部稳压器电压。如果电压低于UVLO 阈值电压,器件会关断。这是非闩锁保护。
7.3.8 热关断
本器件会监测其自身的温度。如果温度超出阈值(通常为155°C),器件会关断。这是非闩锁保护。
7.4 器件功能模式
7.4.1 Eco-mode 运行
TPS563203 在Eco-Mode 下运行,该模式可在轻负载条件下保持高效率。当输出电流从重负载状态降低时,电感
器电流也会减小,最终纹波谷达到零电平,这是连续导通模式与不连续导通模式的边界。检测到电感器电流为零
后,整流MOSFET 会关断。随着负载电流进一步降低,转换器会进入不连续导通模式。导通时间几乎与连续导通
模式时相同,并且由于负载电流相比基准电压的电平更低,输出电容器放电需要更长时间。此事实会降低开关频
率,与负载电流成正比,从而保持较高的轻负载效率。
7.4.2 FCCM 模式运行
TPS563206 在强制 CCM (FCCM) 模式下运行,这使转换器在轻负载条件下保持以连续电流模式运行,并允许电
感器电流变为负值。在 FCCM 模式期间,开关频率 (FSW) 在整个负载范围内维持在一个几乎恒定的水平,因此
适用于需要严格控制开关频率和输出电压纹波的应用,但其代价是轻负载条件下效率较低。
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8 应用和实施
备注
以下应用部分中的信息不属于 TI 元件规格,TI 不担保其准确性和完整性。TI 的客户负责确定元件是否
适合其用途,以及验证和测试其设计实现以确认系统功能。
8.1 应用信息
这些器件是典型的降压型直流/直流转换器。这些器件通常用于将较高的直流电压转换为较低的直流电压,最大可
用输出电流为 3A。可根据以下设计步骤为 TPS56320x 选择元件值。也可以用 WEBENCH® 软件完成全部设计。
WEBENCH 软件采用一种迭代设计过程,生成设计时可访问综合元件数据库。本部分简要讨论了设计过程。
8.2 典型应用
图 8-1 中的应用原理图是为了满足之前的要求而编制的。本电路作为评估模块 (EVM) 提供。本节介绍了设计过
程。
图8-1 所示为TPS563203 4.2V 到17V 输入、1.05V 输出转换器原理图。
VIN = 4.2 V to 17 V
VIN
VOUT
C1
10
C2
10
C3
0.1
F
F
R1 7.5 k
F
R2
10 k
1
C4
1
2
6
5
1
VIN
SW
FB
EN
Not Installed
L1
VOUT = 1.05 V/2A
R3 100 k
VIN
VOUT
2.2
F
H
C9
22
C8
22
3
4
F
GND
BST
C7 0.1
F
图8-1. TPS563203 1.05V/3A 参考设计
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8.2.1 设计要求
表8-1 给出了该应用的设计参数。
表8-1. 设计参数
参数
示例值
4.2 V 至17 V
1.05V
输入电压范围
输出电压
瞬态响应,1.5A 负载阶跃
输入纹波电压
ΔVout = ±5%
100mV
20mV
输出纹波电压
3A
输出电流额定值
工作频率
600kHz
8.2.2 详细设计过程
8.2.2.1 输出电压电阻器选型
输出电压可通过输出节点和 FB 引脚间的电阻分压器进行设置。TI 建议采用容差为 1% 或更优的分压电阻器。首
先使用方程式3 计算VOUT。
为了提高极轻负载时的效率,请考虑使用具有更大阻值的电阻。电阻过高将更容易受到噪声的影响,FB 输入电流
产生的电压误差也更明显。
(3)
8.2.2.2 输出滤波器选型
用作输出滤波器的LC 滤波器具有双极,如方程式 4 所示。在此公式中,COUT 必须使用其降额后的有效值,而不
是其标称值。
1
fP
=
2p LOUT ì COUT
(4)
对于任何内部补偿的控制拓扑,它可以支持一系列输出滤波器。在低频率下,整体环路增益是由输出设定点电阻
分压器网络和器件的内部增益设定的。低频相位是 180°。在输出滤波器极点频率下,增益以每十倍频程 –40dB
的速率滚降,且相位下降具有180 度下降。内部纹波生成网络引入了高频零点,可将增益滚降从每十倍频–40dB
降低至 –20dB,并导致 90 度相位提升。内部纹波注入高频零点大约为41kHz。TI 建议为输出滤波器选择的电感
器和电容器应使双极位于 20kHz 左右,以便由该高频零点提供的相位提升可提供足够的相位裕度来满足稳定性要
求。对于高于2V 的输出电压,TI 建议添加一个CFF 电容器以增加带宽和相位裕度。建议的CFF 范围为10pF 至
100pF。整个系统的交叉频率通常必须低于开关频率的三分之一。
表8-2. 建议的元件值
最小
Cout(uF)
典型
Cout(uF)
最大
Cout(uF)
输出电压(V) R1 (kΩ)
R2 (kΩ) 最小L(uH)
典型L (uH)
最大L(uH)
典型CFF(pF)
0.8
1.05
2.5
3.3
5
3.33
7.5
10.0
10.0
30.0
30.0
30.0
30.0
1
1.5
2.2
3.3
4.7
4.7
6.8
2.2
3.3
4.7
6.8
6.8
8.2
22
22
22
22
22
22
44
44
44
44
44
44
110
110
110
110
110
110
-
1.2
2.2
3.3
3.3
5.6
-
95.0
10
18
18
18
135.0
220.0
320.0
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电感器峰-峰值纹波电流、峰值电流和RMS 电流使用方程式5、方程式6 和方程式7 计算。额定电感器饱和电流
必须大于计算出的峰值电流,RMS 或额定加热电流必须大于计算出的RMS 电流。
V
- VOUT
VOUT
IN(MAX)
IlP-P
=
ì
V
LO ì fSW
IN(MAX)
(5)
(6)
IlP-P
IlPEAK = IO
+
2
1
2
2
ILO(RMS)
=
IO
+
IlP-P
12
(7)
对于这个设计示例,计算出的峰值电流为 3.68 A,计算出的 RMS 电流为 3.03 A。所用的电感器是 WE
74437349022。
电容器值和 ESR 决定输出电压纹波量。TPS563203 旨在与陶瓷或其他低 ESR 电容器配合使用。TI 建议使用 2 ×
22µF 输出电容。使用方程式8 确定输出电容器所需的额定RMS 电流。
VOUT ì V - VOUT
(
)
IN
ICO(RMS)
=
12 ì V ì LO ì fSW
IN
(8)
在此设计中,使用了 2 个 22µF MuRata GRM21BR61A226ME44L 输出电容器。每个电容器的典型 ESR 为
2mΩ。计算出的RMS 电流为0.286A,每个输出电容器的额定电流为4A。
8.2.2.3 输入电容器选择
TPS563203 需要一个输入去耦电容器,并且根据具体应用,还需要一个大容量电容器。TI 建议去耦电容器使用超
过10µF 的陶瓷电容器。从引脚 3 到地的额外 0.1µF 电容器 (C3) 是可选的,可用于提供额外的高频滤波。额定电
容器电压必须大于最大输入电压。
8.2.2.4 自举电容器选型
BST 和SW 引脚之间必须连接一个0.1µF 陶瓷电容器,用于确保正常运行。TI 建议使用陶瓷电容器。
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8.2.3 应用曲线
800
720
640
560
480
400
320
240
160
80
690
660
630
600
570
540
510
480
450
Vin = 6 V
Vin = 12 V
Vin = 17 V
Vin = 6 V
Vin = 12 V
Vin = 17 V
0
0.001
0.01
0.1
Iout (A)
1
3
0
0.5
1
1.5
Iout (A)
2
2.5
3
图8-2. TPS563203 频率与负载间的关系
图8-3. TPS563206 频率与负载间的关系
0.4%
0.2%
0
0.4%
0.2%
0
Vin = 6 V
Vin = 12 V
Vin = 17 V
Vin = 6 V
Vin = 12 V
Vin = 17 V
-0.2%
-0.4%
-0.6%
-0.8%
-1%
-0.2%
-0.4%
-0.6%
-0.8%
0
0.5
1
1.5
Iout (A)
2
2.5
3
0
0.5
1
1.5
Iout (A)
2
2.5
3
图8-4. TPS563203 负载调整率与负载间的关系
图8-5. TPS563206 负载调整率与负载间的关系
0.1%
0.4%
Vin = 6 V
Vin = 12 V
Vin = 17 V
0.2%
0.05%
0
0
-0.2%
-0.4%
-0.6%
-0.8%
-1%
-0.05%
-0.1%
-0.15%
-0.2%
4
6
8
10
12
14
16
18
0
0.5
1
1.5
Iout (A)
2
2.5
3
Vin (V)
图8-6. TPS563203 线性调整率与Vin 间的关系(3A 图8-7. TPS563206 线性调整率与Vin 间的关系(3A
负载)
负载)
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Vout = 20mV/div(AC)
Vout = 20mV/div(AC)
SW = 5V/div
SW = 5V/div
2us/div
100us/div
图8-8. TPS563203 输出电压纹波(0.1A 负载)
图8-9. TPS563206 输出电压纹波(0.1A 负载)
Vout = 20mV/div(AC)
Vout = 20mV/div(AC)
SW = 5V/div
SW = 5V/div
2us/div
2us/div
图8-10. TPS563203 输出电压纹波(3A 负载)
图8-11. TPS563206 输出电压纹波(3A 负载)
EN = 5V/div
EN = 5V/div
Vout = 500mV/div
Vout = 500mV/div
SW = 5V/div
SW = 5V/div
10us/div
400us/div
图8-13. TPS563203 在负载电流为3A 时使能关
图8-12. TPS563203 在负载电流为3A 时使能开
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EN = 5V/div
EN = 5V/div
Vout = 500mV/div
Vout = 500mV/div
SW = 5V/div
SW = 5V/div
400us/div
10us/div
图8-14. TPS563206 在负载电流为3A 时使能开
图8-15. TPS563206 在负载电流为3A 时使能关
VIN = 5V/div
Vout = 500mV/div
VIN = 5V/div
Vout = 500mV/div
SW = 5V/div
SW = 5V/div
2ms/div
2ms/div
图8-16. TPS563203 在负载电流为3A 时上电
图8-17. TPS563203 在负载电流为3A 时断电
VIN = 5V/div
VIN = 5V/div
Vout = 500mVdiv
Vout = 500mV/div
SW = 5V/div
SW = 5V/div
2ms/div
2ms/div
图8-19. TPS563206 在负载电流为3A 时断电
图8-18. TPS563206 在负载电流为3A 时上电
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Vout = 20mV/div (AC)
Vout = 20mV/div (AC)
Iout = 2A/div
Iout = 2A/div
200us/div
200us/div
图8-21. TPS563206 电流为0.3A 至2.7A 时的负载瞬
态
图8-20. TPS563203 电流为0.3A 至2.7A 时的负载瞬
态
8.3 电源相关建议
TPS56320x 可在 4.2V 至 17V 的输入电源电压范围内运行。降压转换器要求输入电压高于输出电压,以确保正常
运行。最大占空比为95%。
8.4 布局
8.4.1 布局指南
1. 为降低布线阻抗,VIN 和GND 布线越宽越好。从散热的角度来看,宽阔的区域也是有利的。
2. 输入电容器和输出电容器必须放置在尽可能靠近器件的位置,以尽可能减少布线阻抗。
3. 为输入电容器和输出电容器提供足够的通孔。
4. 从物理角度而言,SW 布线应尽可能短且宽,从而最大限度地减小辐射发射。
5. 不可使开关电流在器件下流过。
6. 必须将单独的VOUT 路径连接到上部反馈电阻器。
7. 与反馈路径的GND 引脚建立开尔文连接。
8. 电压反馈环路必须放置在远离高压开关布线的位置,且最好具有接地屏蔽。
9. 为避免噪声耦合,FB 节点的布线必须尽可能小。
10. 输出电容器和GND 引脚之间的GND 布线必须尽可能宽,以尽可能减小其布线阻抗。
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8.4.2 布局示例
VIN
GND
CIN
RFBB
RFBT
VIN
SW
FB
EN
EN
Control
SW
GND
BST
L
CBST
VOUT
GND
COUT
VIA (Connected to GND plane at bottom layer)
VIA (Connected to SW)
Line at bottom layer
图8-22. TPS563203 布局
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9 器件和文档支持
9.1 接收文档更新通知
要接收文档更新通知,请导航至 ti.com 上的器件产品文件夹。点击订阅更新 进行注册,即可每周接收产品信息更
改摘要。有关更改的详细信息,请查看任何已修订文档中包含的修订历史记录。
9.2 支持资源
TI E2E™ 支持论坛是工程师的重要参考资料,可直接从专家获得快速、经过验证的解答和设计帮助。搜索现有解
答或提出自己的问题可获得所需的快速设计帮助。
链接的内容由各个贡献者“按原样”提供。这些内容并不构成 TI 技术规范,并且不一定反映 TI 的观点;请参阅
TI 的《使用条款》。
9.3 商标
D-CAP3™ and TI E2E™ are trademarks of Texas Instruments.
WEBENCH® is a registered trademark of Texas Instruments.
所有商标均为其各自所有者的财产。
9.4 静电放电警告
静电放电(ESD) 会损坏这个集成电路。德州仪器(TI) 建议通过适当的预防措施处理所有集成电路。如果不遵守正确的处理
和安装程序,可能会损坏集成电路。
ESD 的损坏小至导致微小的性能降级,大至整个器件故障。精密的集成电路可能更容易受到损坏,这是因为非常细微的参
数更改都可能会导致器件与其发布的规格不相符。
9.5 术语表
TI 术语表
本术语表列出并解释了术语、首字母缩略词和定义。
10 机械、封装和可订购信息
下述页面包含机械、封装和订购信息。这些信息是指定器件可用的最新数据。数据如有变更,恕不另行通知,且
不会对此文档进行修订。有关此数据表的浏览器版本,请查阅左侧的导航栏。
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10.1 卷带封装信息
REEL DIMENSIONS
TAPE DIMENSIONS
K0
P1
W
B0
Reel
Diameter
Cavity
A0
A0 Dimension designed to accommodate the component width
B0 Dimension designed to accommodate the component length
K0 Dimension designed to accommodate the component thickness
Overall width of the carrier tape
W
P1 Pitch between successive cavity centers
Reel Width (W1)
QUADRANT ASSIGNMENTS FOR PIN 1 ORIENTATION IN TAPE
Sprocket Holes
Q1 Q2
Q3 Q4
Q1 Q2
Q3 Q4
User Direction of Feed
Pocket Quadrants
卷带
宽度W1
(mm)
A0
(mm)
B0
(mm)
K0
(mm)
P1
(mm)
W
(mm)
Pin1
象限
卷带
直径(mm)
封装
类型
SPQ
器件
封装图
引脚
TPS563203DRLR
TPS563206DRLR
SOT-5X3
SOT-5X3
DRL
DRL
6
6
4000
4000
180.0
180.0
8.4
8.4
2.0
2.0
1.8
1.8
0.75
0.75
4.0
4.0
8.0
8.0
Q3
Q3
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TAPE AND REEL BOX DIMENSIONS
Width (mm)
H
W
L
SPQ
4000
4000
长度(mm)
210.0
宽度(mm)
185.0
高度(mm)
35.0
器件
封装类型
SOT-5X3
SOT-5X3
封装图
DRL
引脚
TPS563203DRLR
TPS563206DRLR
6
6
DRL
210.0
185.0
35.0
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PACKAGE OUTLINE
DRL0006A
SOT - 0.6 mm max height
S
C
A
L
E
8
.
0
0
0
PLASTIC SMALL OUTLINE
1.7
1.5
PIN 1
ID AREA
A
1
6
4X 0.5
1.7
1.5
2X 1
NOTE 3
4
3
1.3
1.1
0.3
6X
0.05
TYP
0.00
B
0.1
0.6 MAX
C
SEATING PLANE
0.05 C
0.18
0.08
6X
SYMM
SYMM
0.27
0.15
6X
0.1
0.05
C A B
0.4
0.2
6X
4223266/C 12/2021
NOTES:
1. All linear dimensions are in millimeters. Any dimensions in parenthesis are for reference only. Dimensioning and tolerancing
per ASME Y14.5M.
2. This drawing is subject to change without notice.
3. This dimension does not include mold flash, protrusions, or gate burrs. Mold flash, protrusions, or gate burrs shall not
exceed 0.15 mm per side.
4. Reference JEDEC registration MO-293 Variation UAAD
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EXAMPLE BOARD LAYOUT
DRL0006A
SOT - 0.6 mm max height
PLASTIC SMALL OUTLINE
6X (0.67)
SYMM
1
6
6X (0.3)
SYMM
4X (0.5)
4
3
(R0.05) TYP
(1.48)
LAND PATTERN EXAMPLE
SCALE:30X
0.05 MIN
AROUND
0.05 MAX
AROUND
SOLDER MASK
OPENING
METAL UNDER
SOLDER MASK
METAL
SOLDER MASK
OPENING
NON SOLDER MASK
DEFINED
(PREFERRED)
SOLDER MASK
DEFINED
SOLDERMASK DETAILS
4223266/C 12/2021
NOTES: (continued)
5. Publication IPC-7351 may have alternate designs.
6. Solder mask tolerances between and around signal pads can vary based on board fabrication site.
7. Land pattern design aligns to IPC-610, Bottom Termination Component (BTC) solder joint inspection criteria.
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Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
English Data Sheet: SLUSEZ4
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TPS563203, TPS563206
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ZHCSQN5 –MARCH 2023
EXAMPLE STENCIL DESIGN
DRL0006A
SOT - 0.6 mm max height
PLASTIC SMALL OUTLINE
6X (0.67)
SYMM
1
6
6X (0.3)
SYMM
4X (0.5)
4
3
(R0.05) TYP
(1.48)
SOLDER PASTE EXAMPLE
BASED ON 0.1 mm THICK STENCIL
SCALE:30X
4223266/C 12/2021
NOTES: (continued)
8. Laser cutting apertures with trapezoidal walls and rounded corners may offer better paste release. IPC-7525 may have alternate
design recommendations.
9. Board assembly site may have different recommendations for stencil design.
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PACKAGE OPTION ADDENDUM
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26-Mar-2023
PACKAGING INFORMATION
Orderable Device
Status Package Type Package Pins Package
Eco Plan
Lead finish/
Ball material
MSL Peak Temp
Op Temp (°C)
Device Marking
Samples
Drawing
Qty
(1)
(2)
(3)
(4/5)
(6)
PTPS563206DRLR
XTPS563203DRLR
ACTIVE
ACTIVE
SOT-5X3
SOT-5X3
DRL
DRL
6
6
4000
4000
TBD
TBD
Call TI
Call TI
Call TI
-40 to 125
-40 to 125
Samples
Samples
Call TI
(1) The marketing status values are defined as follows:
ACTIVE: Product device recommended for new designs.
LIFEBUY: TI has announced that the device will be discontinued, and a lifetime-buy period is in effect.
NRND: Not recommended for new designs. Device is in production to support existing customers, but TI does not recommend using this part in a new design.
PREVIEW: Device has been announced but is not in production. Samples may or may not be available.
OBSOLETE: TI has discontinued the production of the device.
(2) RoHS: TI defines "RoHS" to mean semiconductor products that are compliant with the current EU RoHS requirements for all 10 RoHS substances, including the requirement that RoHS substance
do not exceed 0.1% by weight in homogeneous materials. Where designed to be soldered at high temperatures, "RoHS" products are suitable for use in specified lead-free processes. TI may
reference these types of products as "Pb-Free".
RoHS Exempt: TI defines "RoHS Exempt" to mean products that contain lead but are compliant with EU RoHS pursuant to a specific EU RoHS exemption.
Green: TI defines "Green" to mean the content of Chlorine (Cl) and Bromine (Br) based flame retardants meet JS709B low halogen requirements of <=1000ppm threshold. Antimony trioxide based
flame retardants must also meet the <=1000ppm threshold requirement.
(3) MSL, Peak Temp. - The Moisture Sensitivity Level rating according to the JEDEC industry standard classifications, and peak solder temperature.
(4) There may be additional marking, which relates to the logo, the lot trace code information, or the environmental category on the device.
(5) Multiple Device Markings will be inside parentheses. Only one Device Marking contained in parentheses and separated by a "~" will appear on a device. If a line is indented then it is a continuation
of the previous line and the two combined represent the entire Device Marking for that device.
(6)
Lead finish/Ball material - Orderable Devices may have multiple material finish options. Finish options are separated by a vertical ruled line. Lead finish/Ball material values may wrap to two
lines if the finish value exceeds the maximum column width.
Important Information and Disclaimer:The information provided on this page represents TI's knowledge and belief as of the date that it is provided. TI bases its knowledge and belief on information
provided by third parties, and makes no representation or warranty as to the accuracy of such information. Efforts are underway to better integrate information from third parties. TI has taken and
continues to take reasonable steps to provide representative and accurate information but may not have conducted destructive testing or chemical analysis on incoming materials and chemicals.
TI and TI suppliers consider certain information to be proprietary, and thus CAS numbers and other limited information may not be available for release.
In no event shall TI's liability arising out of such information exceed the total purchase price of the TI part(s) at issue in this document sold by TI to Customer on an annual basis.
Addendum-Page 1
PACKAGE OPTION ADDENDUM
www.ti.com
26-Mar-2023
Addendum-Page 2
PACKAGE OUTLINE
DRL0006A
SOT - 0.6 mm max height
S
C
A
L
E
8
.
0
0
0
PLASTIC SMALL OUTLINE
1.7
1.5
PIN 1
ID AREA
A
1
6
4X 0.5
1.7
1.5
2X 1
NOTE 3
4
3
1.3
1.1
0.3
6X
0.05
TYP
0.00
B
0.1
0.6 MAX
C
SEATING PLANE
0.05 C
0.18
0.08
6X
SYMM
SYMM
0.27
0.15
6X
0.1
0.05
C A B
0.4
0.2
6X
4223266/C 12/2021
NOTES:
1. All linear dimensions are in millimeters. Any dimensions in parenthesis are for reference only. Dimensioning and tolerancing
per ASME Y14.5M.
2. This drawing is subject to change without notice.
3. This dimension does not include mold flash, protrusions, or gate burrs. Mold flash, protrusions, or gate burrs shall not
exceed 0.15 mm per side.
4. Reference JEDEC registration MO-293 Variation UAAD
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EXAMPLE BOARD LAYOUT
DRL0006A
SOT - 0.6 mm max height
PLASTIC SMALL OUTLINE
6X (0.67)
SYMM
1
6
6X (0.3)
SYMM
4X (0.5)
4
3
(R0.05) TYP
(1.48)
LAND PATTERN EXAMPLE
SCALE:30X
0.05 MIN
AROUND
0.05 MAX
AROUND
SOLDER MASK
OPENING
METAL UNDER
SOLDER MASK
METAL
SOLDER MASK
OPENING
NON SOLDER MASK
DEFINED
SOLDER MASK
DEFINED
(PREFERRED)
SOLDERMASK DETAILS
4223266/C 12/2021
NOTES: (continued)
5. Publication IPC-7351 may have alternate designs.
6. Solder mask tolerances between and around signal pads can vary based on board fabrication site.
7. Land pattern design aligns to IPC-610, Bottom Termination Component (BTC) solder joint inspection criteria.
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EXAMPLE STENCIL DESIGN
DRL0006A
SOT - 0.6 mm max height
PLASTIC SMALL OUTLINE
6X (0.67)
SYMM
1
6
6X (0.3)
SYMM
4X (0.5)
4
3
(R0.05) TYP
(1.48)
SOLDER PASTE EXAMPLE
BASED ON 0.1 mm THICK STENCIL
SCALE:30X
4223266/C 12/2021
NOTES: (continued)
8. Laser cutting apertures with trapezoidal walls and rounded corners may offer better paste release. IPC-7525 may have alternate
design recommendations.
9. Board assembly site may have different recommendations for stencil design.
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保。
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证并测试您的应用,(3) 确保您的应用满足相应标准以及任何其他功能安全、信息安全、监管或其他要求。
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相关型号:
TPS563207
采用 SOT563 封装的 4.3V 至 17V 输入、3A 同步降压转换器Warning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
-
TI
TPS563207DRLR
采用 SOT563 封装的 4.3V 至 17V 输入、3A 同步降压转换器 | DRL | 6 | -40 to 150Warning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
-
TI
TPS563207S
采用 SOT563 封装的 4.3V 至 17V 输入、3A FCCM 模式同步降压转换器Warning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
-
TI
TPS563207SDRLR
采用 SOT563 封装的 4.3V 至 17V 输入、3A FCCM 模式同步降压转换器 | DRL | 6 | -40 to 125Warning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
-
TI
TPS563208
采用 FCCM 模式的 4.5V 至 17V 输入电压、3A 输出电流、同步降压转换器Warning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
-
TI
TPS563208DDCR
采用 FCCM 模式的 4.5V 至 17V 输入电压、3A 输出电流、同步降压转换器 | DDC | 6 | -40 to 125Warning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
-
TI
TPS563208DDCT
采用 FCCM 模式的 4.5V 至 17V 输入电压、3A 输出电流、同步降压转换器 | DDC | 6 | -40 to 125Warning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
-
TI
TPS563209
采用 SOT-23 封装的 17V 输入、3A 同步降压稳压器Warning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
-
TI
TPS563209DDCR
采用 SOT-23 封装的 17V 输入、3A 同步降压稳压器 | DDC | 6 | -40 to 125Warning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
-
TI
TPS563209DDCT
采用 SOT-23 封装的 17V 输入、3A 同步降压稳压器 | DDC | 6 | -40 to 125Warning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
-
TI
TPS563210A
采用 SOT-23 封装且具有高级 Eco-mode™、PG 和软启动功能的 17V 输入、3A 同步降压稳压器Warning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
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TI
TPS563210ADDFR
采用 SOT-23 封装且具有高级 Eco-mode™、PG 和软启动功能的 17V 输入、3A 同步降压稳压器 | DDF | 8 | -40 to 85Warning: Undefined variable $rtag in /www/wwwroot/website_ic37/www.icpdf.com/pdf/pdf/index.php on line 217
-
TI
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