TPS54140DGQR admite entrada de 42V y salida de 1.5A

^{Noticias del 3 de septiembre de 2025 — El convertidor reductor síncrono TPS54140DGQR de Texas Instruments (TI) está ganando una amplia adopción en la gestión de energía industrial debido a su excelente rendimiento eléctrico y diseño compacto. Según las especificaciones técnicas proporcionadas por Mouser Electronics, este dispositivo utiliza un eficiente encapsulado MSOP-10 PowerPAD™ térmicamente mejorado, admite un amplio rango de voltaje de entrada de 3,5 V a 42 V y proporciona hasta 1,5 A de corriente de salida continua, ofreciendo soluciones de energía confiables para la automatización industrial, la infraestructura de comunicación y los sistemas electrónicos automotrices.}

^{El TPS54140DGQR integra un MOSFET de lado alto de 35 mΩ y de lado bajo de 60 mΩ, adoptando una arquitectura de control en modo corriente con una frecuencia de conmutación fija de 2,5 MHz, lo que permite el uso de componentes inductores y capacitores miniaturizados. Según la hoja de datos de Mouser Electronics, el dispositivo entra automáticamente en modo de ahorro de energía con cargas ligeras, mejorando significativamente la eficiencia con carga ligera, con una corriente de reposo de solo 116μA. El circuito de arranque suave programable incorporado suprime eficazmente la corriente de irrupción durante el arranque, proporcionando una secuencia de encendido suave.}

^{1.VIN (Pin 1): Pin de entrada de alimentación. Admite un amplio rango de voltaje de entrada de CC de 3,5 V a 42 V. Requiere un capacitor de desacoplo cerámico externo de al menos 10μF.}

^{2.EN (Pin 2): Pin de control de habilitación. Activa el dispositivo cuando el voltaje de entrada supera los 1,2 V (típico) y entra en modo de apagado cuando está por debajo de 0,5 V. Este pin no debe dejarse flotante.}

^{3.SS/TR (Pin 3): Pin de control de arranque suave/seguimiento. Programa el tiempo de arranque suave conectando un capacitor externo a tierra, y también se puede usar para el seguimiento de la secuencia de encendido.}

^{4.FB (Pin 4): Pin de entrada de retroalimentación. Se conecta a la red divisora de voltaje de salida. El voltaje de referencia interno es de 0,8 V ±1%.}

^{5.COMP (Pin 5): Pin de nodo de compensación del amplificador de error. Requiere una red de compensación RC externa para estabilizar el bucle de control.}

^{6.GND (Pines 6, 7, 8): Pines de tierra de señal. Deben conectarse al plano de tierra de la PCB.}

^{7.SW (Pin 9): Pin de nodo de conmutación. Se conecta al inductor externo con una tensión nominal máxima de 42 V. La capacitancia parásita de la PCB en este nodo debe minimizarse.}

^{8.PowerPAD™ (Pin 10, almohadilla térmica inferior): Debe soldarse a la PCB y conectarse a GND para proporcionar una ruta de disipación térmica efectiva.}

Este circuito es una fuente de alimentación conmutada reductora de bloqueo por subtensión (UVLO) ajustable de alta frecuencia diseñada para convertir un voltaje de entrada más alto (como un bus de 12 V o 5 V) en una salida estable de 3,3 V para alimentar circuitos digitales.

^{1.Funciones principales}

^{Conversión de voltaje:
Funciona como un convertidor reductor para reducir eficientemente un voltaje de entrada de CC (VIN) más alto a un voltaje de salida de CC (VOUT) estable de 3,3 V.}

^{Operación de alta frecuencia:
Opera a una alta frecuencia de conmutación (probablemente oscilando entre cientos de kHz y más de 1 MHz).}

^Ventajas:

^{Permite el uso de inductores y capacitores más pequeños, reduciendo el tamaño general de la solución de energía.}

^{Ofrece una respuesta dinámica más rápida.}

^{Posibles inconvenientes:}

^{Aumento de las pérdidas de conmutación.}

^{Requiere prácticas de diseño y enrutamiento más estrictas.}

^{Bloqueo por subtensión (UVLO) ajustable:
Una característica clave de este diseño.}

^{Función: Fuerza al chip a apagarse sin salida cuando el voltaje de entrada (VIN) es demasiado bajo.}

^Propósito:

^{Evita fallos de funcionamiento: Asegura que el chip no funcione en condiciones de voltaje insuficiente, evitando una salida anormal.}

^{Protege las baterías: En aplicaciones alimentadas por batería, evita daños a la batería por descarga excesiva.}

^{Significado de "Ajustable": Los voltajes de umbral de encendido y apagado de UVLO se pueden personalizar a través de una red divisora de resistencias externa (típicamente conectada entre VIN y el pin EN (habilitación) o un pin UVLO dedicado), en lugar de depender de los umbrales internos fijos del chip.}

^{2.Componentes clave (típicamente incluidos en el diagrama)}

^{1.Circuito integrado regulador de conmutación: El controlador principal del circuito. Integra transistores de conmutación (MOSFET), circuitos de accionamiento, amplificadores de error, controladores PWM, etc.}

^{2.Inductor (L): Un elemento de almacenamiento de energía que funciona con capacitores para un filtrado suave. Es un componente clave de la topología reductora.}

^{3.Capacitor de salida (C_OUT): Suaviza la corriente de salida, reduce el voltaje de rizado y proporciona corriente transitoria a la carga.}

^{4.Red de retroalimentación (R_FB1, R_FB2): Un divisor de voltaje resistivo que muestrea la salida y la retroalimenta al pin FB (retroalimentación) del chip. La relación de las resistencias establece con precisión el voltaje de salida (3,3 V aquí).}

^{5.Resistencias de ajuste UVLO (R_UVLO1, R_UVLO2): Otro divisor de voltaje resistivo, que normalmente muestrea el voltaje de entrada (V_IN), conectado al pin EN o UVLO del chip. La relación de este divisor determina el voltaje de entrada mínimo requerido para el arranque del sistema.}

^{6.Capacitor de entrada (C_IN): Proporciona corriente instantánea de baja impedancia al chip y reduce el rizado del voltaje de entrada.}

^{7.Capacitor de arranque (C_BOOT) (si corresponde): Se utiliza para accionar el transistor de conmutación del lado alto dentro del chip.}

^{3.Consideraciones y notas de diseño}

^{1.Selección de componentes:}

^{Inductor: La corriente nominal debe exceder la corriente de carga máxima más la corriente de rizado, con un margen suficiente para la corriente de saturación.}

^{Capacitores: Deben cumplir con los requisitos de rizado de voltaje de salida y respuesta transitoria de carga. Preste atención a su ESR (Resistencia Serie Equivalente) y a la corriente de rizado nominal.}

^{2.Diseño de PCB:}

^{Las características de alta frecuencia hacen que el diseño sea crítico.}

^{Las rutas clave (nodo de conmutación, capacitor de entrada, inductor) deben ser lo más cortas y anchas posible para minimizar la inductancia parásita y la interferencia electromagnética (EMI).}

^{La red de retroalimentación debe mantenerse alejada de las fuentes de ruido (por ejemplo, inductores y nodos de conmutación) y utilizar un punto de conexión a tierra en estrella conectado al pin de tierra del chip.}

^{3.Cálculo UVLO:}

^{Calcule los valores de R_UVLO1 y R_UVLO2 utilizando las fórmulas proporcionadas en la hoja de datos del chip y los voltajes de umbral de inicio/parada (por ejemplo, V_START(on), V_STOP(off)) para establecer los umbrales UVLO deseados.}

^{Nota:
Este diagrama ilustra una solución de energía de 3,3 V moderna, compacta y confiable. Sus características de alta frecuencia lo hacen adecuado para aplicaciones con limitaciones de espacio, mientras que la función UVLO ajustable mejora la confiabilidad y la protección en entornos con variaciones de voltaje de entrada (por ejemplo, sistemas alimentados por batería, escenarios de intercambio en caliente). Para implementar este diseño, es esencial consultar cuidadosamente la hoja de datos del circuito integrado regulador de conmutación específico utilizado y adherirse estrictamente a sus recomendaciones para la selección de componentes y el diseño de PCB.}

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