TI工程师讲解最新高密度负载点电源产品TPS82671/TPS84620

李志江，现任TI中国区模拟应用工程师，负责TI电源产品的推广和技术应用支持。李志江从事电源研发工作5年，对电源系统有较深的理解，包括各种变换器拓扑结构，电力电子器件性能， 控制环路补偿等。他毕业于浙江大学，拥有电力电子专业硕士学位。下面是李志江就TI最新发布的负载点产品TPS82671和TPS84620进行的讲解。

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今天这两个产品分别是TPS82671和TPS84620。首先看一下应用背景。第一块应用是通信和工业。目前这两个领域的要求有几个方面：1、更高能效，即要求电源设计方案效率更高；2、更高电源密度，这与第一个是相关联的，效率高了，密度就要很高；3、系统决定的，电源整个系统很复杂，他对电源控制的要求也就更多。

下面就是便携式电子。我们看到的消费类（包括医疗）会用到便携式的，也是有这么几个要求。1、系统需要复杂电源的要求，比如上电持续是不是跟踪。2、因为便携式不可避免会用到电池，电池密度也会有高的需求。3、空间。现在消费产品的尺寸做的越来越薄，越来越小。在这个领域我们会有负载点电源，还有就是电池管理。

这两款产品是高集成度的产品。TI的优势在于，IC的设计和模块方面有很专业的技术。TI产品比较多，仅电源就有8000种。TI不隔离的电源产品有升压、降压、升降压这三类产品。模块产品（类似于集成的电源产品）是用来简化用户的设计。为了更高集成度、更高效率的要求，TI会基于这些技术不断的来开发新的产品。

下面简单介绍一下第一款产品TPS84620的参数。84620只需要三个外部组件，需要输入输出的电容和你电压设定的电阻。输入电压范围是4.5-14.5，支持5V和12V的无限电压。把所有的元件放在封装里面可以实现6A的负载能力，这个应用比较主流，目前来看是比较领先的技术了。它的封装长度是15毫米，宽是9毫米，高是2.8毫米，QFN的封装，47个管角。相对来说与分立方案来比，尺寸可以缩小40%，也就是说实际应用上，性能要求很高，尺寸很小的应用可以考虑这个芯片。



下面就是它更高的密度，这得益于95%的峰值效率。其实热阻13度每瓦，是比较小的值。得益于这么小的热阻，它可以在无风冷的情况下在85度环境温度下提供持续的6A的输出。再下面就是他的一些比较灵活的控制，包括可调频率、软启动、跟踪。虽然它是一些集成的方案，但是你可以只用三个元件让他来工作，可以像分立方案一样来进行设计。

下面是一个对比，左边是84620，右边是由分立元件来搭的电源解决方案。下面是效率的测试结果。在输入电压5V、输出3.3V的情况下，84620可以达到95%的效率，整体是在90%以上。



下面是它封装的情况。U1是芯片，这个面积不足200平方毫米，密度可以做到八百瓦每平方英尺。下面是他的一个封装的，这是从下面看的底面图，这是俯视图。这是47PQFN的封装，这么小的面积内实现6A的解决方案。



下面是他的热效能。因为它的热阻很小，所以85度（应该算是应用环境温度的上限）下没有风冷可以在12V、5V输入电压的情况下提供6A输出电流。热成像结果显示，输入12V、输出3.3V/6A的时候，环温是68度，表面温度只有58.9。

TPS84620目标应用有很多，大体是电信方面的（包括基站），还有工业上和医疗方面的应用。简而言之，只要需要很高的集成度、很高的密度，就可以考虑84620这个芯片。

下一款是小功率、高集成度的解决方案TPS82671。它把所有的元器件都集成到封装里面，外面不需要加任何的东西。输入输出电容和电感都集中到这里面，整体尺寸大概在6.7平方毫米。它的特点首先就是600mA负载能力。它有三个比较相比竞争对手典型的特点，第一个就是它是有3引脚供你使用，不需要任何外接的元件，第二就是尺寸，目前来讲是最小的，6.7平方毫米，第三是它的效率，这么高的集成度得益于5.5兆的开关频率。



它噪声的处理通过展频技术来实现。这种技术可以把在EMI峰值压的很低。它的干扰（包括抖频）都做的很小。另外，便携式的要求很多会用电池，需要电源有省电模式。这个芯片就是你可以选择，到底是PWM模式还是省电模式进行工作。

它的优势或者特点，因为它把所有的东西放在一个整体里面，相对分立方案来比的话，尺寸几乎是缩小一半以上，电流密度可以做到90毫安每平方毫米，高度做得很低，可以在超薄的手机，智能手机或者是超薄便携式产品上支持这种应用。



下面是结构示意图。利用PicoStar专利，元件嵌入两层PCB里面。



下面是82671的应用。这是一系列中82671是典型的，主要应用是便携式，包括电话、便携式助听器、3D眼镜、IP电话和便携仪器仪表。如果您的要求是密度很高、尺寸很小，可以考虑这个方案。