TEA2093DB2202同步整流評估板：設計與應用詳解

作為電子工程師，在開關電源（SMPS）的設計與評估過程中，找到合適的評估工具至關重要。今天，我們就來深入了解一下NXP的TEA2093DB2202同步整流評估板，看看它能為我們的工作帶來哪些便利。

文件下載：NXP Semiconductors TEA2093DB2202評估板.pdf

一、重要提示與安全警告

1. 重要提示

這個評估板僅用于工程開發(fā)或評估目的，它不是最終的參考設計，最終應用的性能很大程度取決于印刷電路板布局、散熱設計以及電源濾波、瞬態(tài)抑制和I/O信號質(zhì)量等因素。同時，由于產(chǎn)品的開放性結(jié)構(gòu)，用戶需要自行做好防靜電措施。大家在使用時一定要注意這些要點，避免因疏忽導致不必要的問題。思考一下，你在以往的評估板使用中，是否遇到過因忽視這些因素而導致的性能問題呢？

2. 安全警告

該評估板由交流市電供電，在連接市電和運行期間切勿觸摸，在非實驗室環(huán)境中使用時必須配備隔離外殼，并且建議使用固定或可變變壓器實現(xiàn)與市電相位的電氣隔離。畢竟安全無小事，我們在操作過程中一定要時刻牢記這些安全準則。

二、評估板概述

1. 適用人群與用途

TEA2093DB2202評估板及其用戶手冊主要面向參與開關電源評估和設計的工程師，可用于替換現(xiàn)有不對稱半橋拓撲SMPS的二次側(cè)整流部分。

三、準備工作

1. 包裝內(nèi)容

評估板盒子里包含TEA2093DB2202評估板，它采用單層板設計，集成了TSOP - 6封裝的TEA2093TS和TDSON - FL封裝的MOSFET（典型 $R_{DSon}$ 為2.3 mΩ），還可使用TO - 220 MOSFET替換已安裝的MOSFET Q4。

2. 額外硬件

評估板需要放置在現(xiàn)有的SMPS上使用，具體細節(jié)可參考后續(xù)章節(jié)。

四、硬件了解

1. 整體概述

評估板包含TSOP - 6封裝的TEA2093TS SR控制器和100 V的TDSON - FL封裝MOSFET，用于替換不對稱半橋拓撲SMPS的二次側(cè)整流部分。TEA2093TS是專為不對稱半橋轉(zhuǎn)換器二次側(cè)同步整流設計的控制器IC，能產(chǎn)生自身電源電壓或使用外部施加電壓，適用于多種應用場景，如電池充電、無輔助繞組的高端整流等。

2. 主要特性

• 易于替換二次側(cè)整流器。
• 集成100 V/2.7 mΩ MOSFET。
• 低輸出電壓（CC模式）的低端整流自供電。
• 無需輔助繞組的高端整流自供電。
• 可與標準電平或邏輯電平的SR MOSFET配合使用。

  3. 框圖與板級描述

  從TEA2093TS的框圖可以看出其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。評估板上，TEA2093TS作為受控放大器，輸入是DRAIN和SOURCE引腳之間的電壓差，輸出是相應的柵極驅(qū)動信號，在整流階段將源 - 漏電壓差調(diào)節(jié)到37 mV。為方便單面電路板布局，添加了電阻R1和R2（阻值范圍0 Ω - 10 Ω），默認安裝的TDSON - FL MOSFET Q4使用0 Ω柵極電阻（R1），也可安裝帶柵極電阻R2的TO220 MOSFET Q5。電容C1和C2是TEA2093TS的 $V{CC}$ 去耦電容，C2為100 nF以確保二次沖程期間有足夠的充電功率驅(qū)動外部MOSFET，C1用于防止 $V{CC}$ 電源產(chǎn)生不必要的振蕩。此外，還預留了緩沖器R3/C3的位置，可根據(jù)MOSFET漏源連接上是否出現(xiàn)高壓尖峰來決定是否添加。為實現(xiàn)低端或高端連接的最佳配置，添加了跳線JP1和JP2。大家在實際設計中，會如何根據(jù)這些特性來選擇合適的配置呢？

五、硬件配置

1. 低端同步整流連接

評估板需集成到現(xiàn)有的不對稱半橋SMPS中。在低端同步整流應用中，根據(jù)輸出電壓 $V{out}$ 的不同，有不同的配置方式。當 $V{out}≥4.7 V$ 時，TEA2093TS使用XV引腳的電壓作為電源；當 $V{out}<4.7 V$（CC模式）時，使用漏極輸入的脈沖電壓為CAP引腳生成電壓。在CV模式下（$V{out}≥4 V$），可將CAP引腳直接連接到XV引腳以獲得額外的柵極驅(qū)動電壓，提高效率，但要注意TEA2093TS引腳的最大電壓額定值（Pins XV和CAP為38 V，Pin DRAIN為120 V）。

2. 高端同步整流連接

在高端同步整流應用中，有自供電和使用額外輔助繞組供電兩種配置方式。自供電時，TEA2093TS從DRAIN輸入的脈沖電壓獲取電源，內(nèi)部調(diào)節(jié)器將脈沖轉(zhuǎn)換為約9 V的穩(wěn)壓直流電壓；使用輔助繞組供電可實現(xiàn)高端應用的最佳效率，當輔助電壓在多輸出應用中降至4 V以下時，TEA2093TS會自行產(chǎn)生電源電壓，維持CAP引腳的最小供電為4 V。同樣，要注意引腳的最大電壓額定值。

六、原理圖、布局與物料清單

1. 原理圖

評估板的原理圖展示了其電路結(jié)構(gòu)，為我們理解電路工作原理提供了重要依據(jù)。

2. 物料清單（BOM）

3. 布局

良好的布局對于評估板的性能至關重要。要遵循以下原則：盡量縮短DRAIN引腳到MOSFET漏極、SOURCE引腳到MOSFET源極、GATE引腳到MOSFET柵極的走線長度；減小DRAIN引腳到MOSFET漏極、漏極到源極、源極到SOURCE引腳形成的回路面積，避免回路與電源走線重疊和交叉；為XV和GND引腳使用單獨干凈的走線，如有可能在IC下方使用小接地平面以改善散熱；將電容C1和C2靠近IC放置。大家在布局時，有沒有什么獨特的技巧來滿足這些要求呢？

七、其他信息

1. 縮寫說明

文檔中使用的縮寫，如CC（恒流）、CV（恒壓）、MOSFET（金屬 - 氧化物 - 半導體場效應晶體管）、SMPS（開關電源）、SR（同步整流器）等，方便我們理解文檔內(nèi)容。

2. 參考文獻

提供了TEA2093TS的數(shù)據(jù)手冊，可進一步了解該控制器的詳細信息。

3. 法律信息

包括文檔狀態(tài)定義、免責聲明、商標說明等內(nèi)容，提醒我們在使用過程中需要注意的法律問題。

總之，TEA2093DB2202同步整流評估板為開關電源的二次側(cè)整流設計和評估提供了一個便捷的平臺。希望通過這篇文章，能幫助大家更好地了解和使用這個評估板，在實際設計中發(fā)揮出它的優(yōu)勢。讓我們一起不斷探索，提升電源設計的水平！