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TPS5430EVM-342

器件型号:TPS5430EVM-342
器件类别:开发板/开发套件/开发工具   
文件大小:6159.4KB,共10页
厂商名称:Texas Instruments
厂商官网:http://www.ti.com/
标准:
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器件描述

Power Management IC Development Tools Inverting Buck Boost Reg Eval Mod

参数
产品属性属性值
Product AttributeAttribute Value
制造商:
Manufacturer:
Texas Instruments
产品种类:
Product Category:
Power Management IC Development Tools
RoHS:YES
产品:
Product:
Evaluation Boards
类型:
Type:
Voltage Regulators - Switching Regulators
工具用于评估:
Tool Is For Evaluation Of:
TPS5430
Input Voltage:12 V, 15 V
Output Voltage:- 5 V
Dimensions:33 mm x 59.7 mm
系列:
Series:
TPS5430
商标:
Brand:
Texas Instruments
产品类型:
Product Type:
Power Management IC Development Tools
工厂包装数量:
Factory Pack Quantity:
1
子类别:
Subcategory:
Development Tools

文档预览

TPS5430EVM-342器件文档内容

                                                                                        User's Guide

                                                                                                                                        SLVU243 May 2008

TPS5430EVM-342 2.25-A, Inverting Buck-Boost Regulator
                                                       Evaluation Module

                                                                                   Contents

       1 Introduction ................................................................................................................... 1
       2 Test Setup and Results ..................................................................................................... 3
       3 Board Layout ................................................................................................................. 9
       4 Schematic and Bill of Materials........................................................................................... 11

                                                                               List of Figures

       1 Measured Efficiency, TPS5430 ............................................................................................ 4
       2 Load Regulation.............................................................................................................. 5
       3 Load Transient Response, TPS5430 ..................................................................................... 6
       4 Measured Loop Response, TPS5430, VIN = 12 V....................................................................... 7
       5 Measured Output Voltage Ripple, TPS5430 ............................................................................. 8
       6 Power Up, VOUT Relative to VIN ........................................................................................... 9
       7 Top-side Layout ............................................................................................................ 10
       8 Bottom-side Layout (View from Top Side) .............................................................................. 10
       9 Top-side Assembly......................................................................................................... 11
       10 TPS5430EVM-342 Schematic ............................................................................................ 11

                                                                                List of Tables

       1 Input Voltage and Output Current Summary ............................................................................. 2
       2 TPS5430EVM-342 Performance Specification Summary .............................................................. 2
       3 Output Voltages Available .................................................................................................. 3
       4 EVM Connectors and Test Points ......................................................................................... 3
       5 TPS5430EVM-342 Bill of Materials ...................................................................................... 12

1 Introduction

         This guide contains TPS5430 background information and TPS5430EVM-342 evaluation module (EVM)
         support documentation. Also the performance specifications, a schematic diagram, and the bill of
         materials for the TPS5430EVM-342 are included.

1.1 Background

         The TPS5430 dc/dc converter is designed to provide up to a 3.0 A output from an input voltage source of
         5.5 V to 36 V. Table 1 provides the rated input voltage and output current range for the evaluation module.
         This EVM is designed to demonstrate using the TPS5430 regulator in an inverting buck-boost application
         and does not reflect the entire design range of input and output voltages that can be used with this part.
         The switching frequency is internally set at a nominal 500k Hz. The high-side MOSFET is incorporated

PowerPAD is a trademark of Texas Instruments.

SLVU243 May 2008                             TPS5430EVM-342 2.25-A, Inverting Buck-Boost Regulator Evaluation Module  1
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Introduction                                                                                            www.ti.com

   inside the TPS5430 package along with the gate drive circuitry. The low drain-to-source on resistance of
   the MOSFET helps the TPS5430 to achieve high efficiencies and keep the junction temperature low at
   high output currents. The compensation components are internal to the integrated circuit (IC), whereas an
   external divider permits an adjustable output voltage. Additionally, the TPS5430 provides an enable input.
   The absolute maximum input voltage is 24 V.

                              Table 1. Input Voltage and Output Current Summary

                       EVM                            INPUT VOLTAGE RANGE                OUTPUT CURRENT RANGE
              TPS5430EVM-342                            VIN = 10.8 V to 19.8 V                      0 A to 2.25 A

1.2 Reference Information

          Using a buck converter in an inverting buck-boost topology (SLYT283) technical brief.
          Using the TPS5430 As An Inverting Buck Boost Converter (SLVA257) application report.
          3-A, WIDE INPUT RANGE, STEP-DOWN SWIFTTM CONVERTER (SLVS632) data sheet for the

             TPS5430 and TPS5431.

1.3 Performance Specification Summary

         Table 2 provides a summary of the TPS5430EVM-342 performance specifications . Specifications are
         given for an input voltage of VIN = 12 V and an output voltage of 5 V, unless otherwise specified. The
         TPS5430EVM-342 is designed and tested for VIN = 10.8 = V to 19.8 = V. The ambient temperature is
         25C for all measurements, unless otherwise noted. Maximum input voltage for the TPS5430EVM-342 is
         24 = V.

              Table 2. TPS5430EVM-342 Performance Specification Summary

                     SPECIFICATION                                      TEST CONDITIONS  MIN  TYP       MAX   UNIT
   VIN voltage range                                                                                    19.8    V
   Output voltage set point                           VIN = 15 V                         10.8 12 or 15          V
   Output current range                               VIN = 3.3 V, IO = 0 A to 3 A                      2.25    A
   Load regulation                                    IO = 0.75 A to 2.25 A                   -5.0
   Load transient response Voltage change             IO = 2.25 A to 0.75 A                                    mV
                                                      VIN = 12 V, IO = 2 A               0                     ms
                                      Recovery time   VIN = 12V, IO = 2 A                                      mV
                                      Voltage change  VIN = 12V, IO = 2 A                     0.02%           ms
                                      Recovery time                                                            kHz
   Loop bandwidth                                     VIN = 11 V, VO = -5 V, IO = 0.8 A       -50               
   Phase margin                                                                                               mVpp
   Output ripple voltage                                                                      120              ms
   Output rise time                                                                                            kHz
   Operating frequency                                                                        +50
   Max efficiency
                                                                                              120

                                                                                              11.21

                                                                                              73

                                                                                              100

                                                                                              8

                                                                                              500

                                                                                              87%

1.4 Modifications
         The TPS5430EVM-342 is designed to demonstrate the TPS5430 configured as an inverting buck-boost
         converter. A few changes can be made to this module.

1.4.1 Output Voltage Setpoint
         To change the output voltage of the EVM, it is necessary to change the value of resistor R3. Changing the
         value of R3 can change the output voltage below about 1.25 V. The value of R3 for a specific output
         voltage can be calculated using Equation 1.

2  TPS5430EVM-342 2.25-A, Inverting Buck-Boost Regulator Evaluation Module                               SLVU243 May 2008
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www.ti.com                         1.221 V                         Test Setup and Results
                               VO * 1.221 V                                                    (1)
                R2 + 10 kW

Table 3 lists the R3 values for some common output voltages. The values given in Table 3 are standard
values, not the exact value calculated using Equation 1.

                                              CAUTION

VIN must be in a range so that the minimum on-time is greater than 200 ns, and
the maximum duty cycle is less than 87%.

                               Table 3. Output Voltages Available

                               Output Voltage (V)  R3 Value (k)
                                         -1.8            21.5
                                         -2.5            9.53
                                         -3.3            5.90
                                           -5            3.24

1.4.2 Input Voltage Range

         The EVM is designed to operate from a nominal 12 V, 15 V, or 18 V 10% input voltage. The TPS5430 is
         specified to operate over an input voltage range of 5.5 V to 36 V. The EVM may not be operated over this
         range without damage as the input bypass capacitor is rated at 25 V. This capacitor was chosen for its
         small package size. Additionally, the voltage differential from input to output cannot exceed the maximum
         operating range of the input voltage, 36 V.

2 Test Setup and Results

         This section describes how to properly connect, set up, and use the TPS5430EVM-342 evaluation
         module. The section also includes test results typical for the TPS5430EVM-342 and covers efficiency,
         output voltage regulation, load transients, loop response, output ripple, input ripple, and startup.

2.1 Input / Output Connections

         The TPS5430EVM-342 is provided with input/output connectors and test points as shown in Table 4. A
         power supply capable of supplying 3 A should be connected to J1 through a pair of 20 AWG wires. The
         load should be connected to J2 through a pair of 20 AWG wires. The maximum load current capability
         should be 2.25 A. Wire lengths should be minimized to reduce losses in the wires. Test-point TP1
         provides a place to monitor the VIN input voltages with TP2 providing a convenient ground reference. TP5
         is used to monitor the output voltage with TP4 as the ground reference.

Reference                             Table 4. EVM Connectors and Test Points
Designator
                                                                                   Function
      J1
      J2                       VIN, 12 V nominal, 10.8 V to 19.8 V
     JP1                       OUT, -5 V at 2.25A maximum
     TP1                       2-pin header for enable. Connect EN to the -5 V output to disable, open to enable.
     TP2                       VIN test point at VIN connector
     TP3                       GND test point at VIN
     TP4                       PH test point
                               GND test point at OUT connector

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                        Table 4. EVM Connectors and Test Points (continued)

   Reference                                                                Function
   Designator
                        Output voltage test point at OUT connector
        TP5             Test point between voltage divider network and R1. Used for loop response
                        measurements.
        TP6

2.2 Efficiency

         The TPS5430EVM-342 efficiency peaks at load current of about 0.8 A, and then decreases as the load
         current increases towards full load. Figure 1 shows the efficiency for the TPS5430EVM-342 at an ambient
         temperature of 25C. The efficiency is lower at higher ambient temperatures, due to temperature variation
         in the drain-to-source resistance of the MOSFETs.

                        Figure 1. Measured Efficiency, TPS5430

4  TPS5430EVM-342 2.25-A, Inverting Buck-Boost Regulator Evaluation Module                  SLVU243 May 2008
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2.3 Output Voltage Regulation

Figure 2 displays the output voltage load regulation of the TPS5430EVM-342. Measurements were taken
at 25C ambient temperature.

                                       LOAD REGULATION vs. OUTPUT CURRENT

                       0.04

                       0.03

                       0.02

Output Regulation (%)  0.01

                       0.00

                       -0.01

                       -0.02

                       -0.03

                       -0.04       0.25  0.50  0.75  1.00  1.25           1.50  1.75  2.00  2.25
                             0.00
                                                                                                G001
                                                     Output Current (A)

                                               Figure 2. Load Regulation

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2.4 Load Transients

   Figure 3 shows the TPS5430EVM-342 response to load transients. The current step is from 25% to 100%
   of maximum-rated load. Total peak-to-peak voltage variation is shown with ripple and noise on the output.

                        Figure 3. Load Transient Response, TPS5430

6  TPS5430EVM-342 2.25-A, Inverting Buck-Boost Regulator Evaluation Module                  SLVU243 May 2008
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2.5 Loop Characteristics

Figure 4 shows the TPS5430EVM-342 loop-response characteristics . Gain and phase plots display the
VIN voltage of 10.8 V and 19.8 V.

                                   Figure 4. Measured Loop Response, TPS5430, VIN = 12 V

2.6 Output Voltage Ripple
         Figure 5displays the TPS5430EVM-342 output voltage ripple. The input voltage is VIN = 12 V for the
         TPS5430. Output current is the rated full load of 3 A. Voltage is measured directly across output
         capacitors.

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                                      Figure 5. Measured Output Voltage Ripple, TPS5430

2.7 Powering Up

         Figure 6 provides the TPS5430EVM-342 start-up waveforms. The top trace shows VIN whereas the bottom
         trace shows VOUT. VIN charges up from 0 V toward 12 V. When the input voltage reaches the internally set
         UVLO threshold voltage, the slow-start sequence begins. After a delay, the internal reference begins to
         ramp up linearly at the internally set slow-start rate towards 1.221 V, and the output ramps up toward the
         set voltage of 5 V. The output can be inhibited by using a jumper at JP1 to tie EN to GND. When the
         jumper is removed, EN is released and the slow-start voltage begins to ramp up at the internally set rate.
         When the EN voltage reaches the enable-threshold voltage of 1.06 V, the start-up sequence begins as
         described.

8  TPS5430EVM-342 2.25-A, Inverting Buck-Boost Regulator Evaluation Module                  SLVU243 May 2008
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                                               Figure 6. Power Up, VOUT Relative to VIN

3 Board Layout
         This section describes the TPS5430EVM-342 board layout and layer illustrations.

3.1 Layout
         Figure 7 through Figure 9 display the board layout for the TPS5430EVM-342. The topside layer of the
         TPS5430EVM-342 is laid out in a manner typical of a user application. The top and bottom layers are
         2-oz. copper.

         The top layer contains the main power traces for VIN, VOUT, and VPHASE. Also on the top layer are
         connections for the remaining pins of the TPS5430 and a large area filled with ground. The bottom layer
         contains ground and some signal routing. The top and bottom and internal ground traces are connected
         with multiple vias placed around the board including four vias directly under the TPS5430 device to
         provide a thermal path from the PowerPADTM land to ground.

         The input decoupling capacitor (C1) and bootstrap capacitor (C3) are all located as close to the IC as
         possible. In addition, the voltage set point resistor divider components are also kept close to the IC. The
         voltage divider network ties to the output voltage at the point of regulation, adjacent to the output capacitor
         C3.

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              Figure 7. Top-side Layout

                                                                                                                                                                                                                                K002

              Figure 8. Bottom-side Layout (View from Top Side)

10  TPS5430EVM-342 2.25-A, Inverting Buck-Boost Regulator Evaluation Module                  SLVU243 May 2008
                                                                             Submit Documentation Feedback
www.ti.com                                                                                                    Schematic and Bill of Materials

                                                                                                                                                                                                                                    K003

                                                  Figure 9. Top-side Assembly

4 Schematic and Bill of Materials
         This section describes the TPS5430EVM-342 schematic and itemizes the bill of materials.

4.1 Schematic
         Figure 10 displays the TPS5430EVM-342 schematic.

                             TP1                                      U1              C3           L1
                         J1                                                        0.01 mF
                                                               TPS5430DDA                   TP3  15 mH  TP4

10.8 V19.8 V VIN        2                                     7 VIN  BOOT 1
                    GND        TP2                             5 ENA
                                     C1                                                     D1
                         1          10 mF   C2                 2 NC             8           B340A
                                           10 mF                           PH
                                                   EN                                                   + C4  R1
                                                          JP1
                                                               3 NC   VSNS 4                            220 mF 0 W TP6
                                                  5 V         6
                                                               GND

                                                                     PwPd

                                                                      9                                       R2
                                                                                                              10.0 kW

                                                                                                              R3 TP5

                                                                                                              3.24 kW     J2

                                                                                                                       1      5 V 2.25 A
                                                                                                                              GND
                                                                                                                       2

                                                                                                                              S001

                                           Figure 10. TPS5430EVM-342 Schematic

SLVU243 May 2008                                TPS5430EVM-342 2.25-A, Inverting Buck-Boost Regulator Evaluation Module                                                                                                                 11
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Schematic and Bill of Materials                                                                                        www.ti.com

4.2 Bill of Materials
         Table 5 itemizes the TPS5430EVM-342 bill of materials.

                                  Table 5. TPS5430EVM-342 Bill of Materials

    Count REF DES        Value    Description                                           Size           Part Number     MFR
       2 C1, C2                                                                                                        TDK
       1 C3              10 F    Capacitor, Ceramic, 25 V, X7R, 10%                    1210           C3225X7R1E106K  TDK
       1 C4                                                                                                            Sanyo
       1 D1              0.01 F Capacitor, Ceramic, 50 V, X7R, 10%                     0603           C1608X7R1H103K  Diodes Inc
       2 J1, J2                                                                                                        OST
       1 JP1             220 F Capacitor, POSCAP, 10 V, 40 milliohm, 20%               7343(D)        10TPB220M       Sullins

       1 L1              B340A Diode, Schottky Barrier Rectifier, 3 A, 40 V             SMA            B340A           Sumida
       1 R1                                                                                                            Std
       1 R2              ED1514 Terminal Block, 2 pin, 6 A, 3.5 mm                      0.27 x 0.25 ED1514             Std
       1 R3                                                                                                            Std
       4 TP1, TP3,       PTC36SA Header, 2-pin, 100 mil spacing, (36-pin strip)         0.100 inch x 2 PTC36SAAN       Keystone
                         AN
               TP5, TP6                                                                                                Keystone
       2 TP2, TP4        15 H    Inductor, SMT, 3.4 A, 41 milliohm                     0.405 sq inch  CDRH105R-150
                                                                                        0603           Std             TI
       1 U1              0        Resistor, Chip, 1/16W, 1%                             0603           Std
                                                                                        0603           Std             Any
       1                10.0 k Resistor, Chip, 1/16W, 1%                               0.100 x 0.100  5000            3M
       1                                                                               inch
                         3.24 k Resistor, Chip, 1/16W, 5%                               0.100 x 0.100  5001
                                                                                        inch
                         5000     Test Point, Red, Thru Hole Color Keyed                SO8[DDA]       TPS5430DDA

                         5001     Test Point, Black, Thru Hole Color Keyed

                         TPS5430  IC, Switching Step-Down Regulator, 5.5 V - 36 V, 3 A
                         DDA
                                  PCB, 1.3 inch x 2.35 inch x 0.062 In
                                  Shunt, 100 mil, Black                                 0.100          HPA136
                                                                                                       929950-00

12  TPS5430EVM-342 2.25-A, Inverting Buck-Boost Regulator Evaluation Module                                            SLVU243 May 2008
                                                                                                       Submit Documentation Feedback
                                         EVALUATION BOARD/KIT IMPORTANT NOTICE

Texas Instruments (TI) provides the enclosed product(s) under the following conditions:

This evaluation board/kit is intended for use for ENGINEERING DEVELOPMENT, DEMONSTRATION, OR EVALUATION PURPOSES
ONLY and is not considered by TI to be a finished end-product fit for general consumer use. Persons handling the product(s) must have
electronics training and observe good engineering practice standards. As such, the goods being provided are not intended to be complete
in terms of required design-, marketing-, and/or manufacturing-related protective considerations, including product safety and environmental
measures typically found in end products that incorporate such semiconductor components or circuit boards. This evaluation board/kit does
not fall within the scope of the European Union directives regarding electromagnetic compatibility, restricted substances (RoHS), recycling
(WEEE), FCC, CE or UL, and therefore may not meet the technical requirements of these directives or other related directives.

Should this evaluation board/kit not meet the specifications indicated in the User's Guide, the board/kit may be returned within 30 days from
the date of delivery for a full refund. THE FOREGOING WARRANTY IS THE EXCLUSIVE WARRANTY MADE BY SELLER TO BUYER
AND IS IN LIEU OF ALL OTHER WARRANTIES, EXPRESSED, IMPLIED, OR STATUTORY, INCLUDING ANY WARRANTY OF
MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR ANY PARTICULAR PURPOSE.

The user assumes all responsibility and liability for proper and safe handling of the goods. Further, the user indemnifies TI from all claims
arising from the handling or use of the goods. Due to the open construction of the product, it is the user's responsibility to take any and all
appropriate precautions with regard to electrostatic discharge.

EXCEPT TO THE EXTENT OF THE INDEMNITY SET FORTH ABOVE, NEITHER PARTY SHALL BE LIABLE TO THE OTHER FOR ANY
INDIRECT, SPECIAL, INCIDENTAL, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES.

TI currently deals with a variety of customers for products, and therefore our arrangement with the user is not exclusive.

TI assumes no liability for applications assistance, customer product design, software performance, or infringement of patents or
services described herein.

Please read the User's Guide and, specifically, the Warnings and Restrictions notice in the User's Guide prior to handling the product. This
notice contains important safety information about temperatures and voltages. For additional information on TI's environmental and/or
safety programs, please contact the TI application engineer or visit www.ti.com/esh.

No license is granted under any patent right or other intellectual property right of TI covering or relating to any machine, process, or
combination in which such TI products or services might be or are used.

                                                                 FCC Warning

This evaluation board/kit is intended for use for ENGINEERING DEVELOPMENT, DEMONSTRATION, OR EVALUATION PURPOSES
ONLY and is not considered by TI to be a finished end-product fit for general consumer use. It generates, uses, and can radiate radio
frequency energy and has not been tested for compliance with the limits of computing devices pursuant to part 15 of FCC rules, which are
designed to provide reasonable protection against radio frequency interference. Operation of this equipment in other environments may
cause interference with radio communications, in which case the user at his own expense will be required to take whatever measures may
be required to correct this interference.

                                      Mailing Address: Texas Instruments, Post Office Box 655303, Dallas, Texas 75265
                                                            Copyright 2008, Texas Instruments Incorporated

                                               EVM WARNINGS AND RESTRICTIONS

It is important to operate this EVM within the input voltage range of 10.8 V to 19.8 V and the output voltage range of fixed at 5 V.

Exceeding the specified input range may cause unexpected operation and/or irreversible damage to the EVM. If there are questions
concerning the input range, please contact a TI field representative prior to connecting the input power.

Applying loads outside of the specified output range may result in unintended operation and/or possible permanent damage to the EVM.
Please consult the EVM User's Guide prior to connecting any load to the EVM output. If there is uncertainty as to the load specification,
please contact a TI field representative.

During normal operation, some circuit components may have case temperatures greater than 90C. The EVM is designed to operate
properly with certain components above 85C as long as the input and output ranges are maintained. These components include but are
not limited to linear regulators, switching transistors, pass transistors, and current sense resistors. These types of devices can be identified
using the EVM schematic located in the EVM User's Guide. When placing measurement probes near these devices during operation,
please be aware that these devices may be very warm to the touch.

                                      Mailing Address: Texas Instruments, Post Office Box 655303, Dallas, Texas 75265
                                                            Copyright 2008, Texas Instruments Incorporated
                                                     IMPORTANT NOTICE

Texas Instruments Incorporated and its subsidiaries (TI) reserve the right to make corrections, modifications, enhancements, improvements,
and other changes to its products and services at any time and to discontinue any product or service without notice. Customers should
obtain the latest relevant information before placing orders and should verify that such information is current and complete. All products are
sold subject to TI's terms and conditions of sale supplied at the time of order acknowledgment.

TI warrants performance of its hardware products to the specifications applicable at the time of sale in accordance with TI's standard
warranty. Testing and other quality control techniques are used to the extent TI deems necessary to support this warranty. Except where
mandated by government requirements, testing of all parameters of each product is not necessarily performed.

TI assumes no liability for applications assistance or customer product design. Customers are responsible for their products and
applications using TI components. To minimize the risks associated with customer products and applications, customers should provide
adequate design and operating safeguards.

TI does not warrant or represent that any license, either express or implied, is granted under any TI patent right, copyright, mask work right,
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TI products are not authorized for use in safety-critical applications (such as life support) where a failure of the TI product would reasonably
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such use. Buyers represent that they have all necessary expertise in the safety and regulatory ramifications of their applications, and
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and any use of TI products in such safety-critical applications, notwithstanding any applications-related information or support that may be
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TI products are neither designed nor intended for use in military/aerospace applications or environments unless the TI products are
specifically designated by TI as military-grade or "enhanced plastic." Only products designated by TI as military-grade meet military
specifications. Buyers acknowledge and agree that any such use of TI products which TI has not designated as military-grade is solely at
the Buyer's risk, and that they are solely responsible for compliance with all legal and regulatory requirements in connection with such use.

TI products are neither designed nor intended for use in automotive applications or environments unless the specific TI products are
designated by TI as compliant with ISO/TS 16949 requirements. Buyers acknowledge and agree that, if they use any non-designated
products in automotive applications, TI will not be responsible for any failure to meet such requirements.

Following are URLs where you can obtain information on other Texas Instruments products and application solutions:

Products                     amplifier.ti.com        Applications        www.ti.com/audio
Amplifiers                   dataconverter.ti.com    Audio               www.ti.com/automotive
Data Converters              dsp.ti.com              Automotive          www.ti.com/broadband
DSP                          www.ti.com/clocks       Broadband           www.ti.com/digitalcontrol
Clocks and Timers            interface.ti.com        Digital Control     www.ti.com/medical
Interface                    logic.ti.com            Medical             www.ti.com/military
Logic                        power.ti.com            Military            www.ti.com/opticalnetwork
Power Mgmt                   microcontroller.ti.com  Optical Networking  www.ti.com/security
Microcontrollers             www.ti-rfid.com         Security            www.ti.com/telephony
RFID                         www.ti.com/lprf         Telephony           www.ti.com/video
RF/IF and ZigBee Solutions                          Video & Imaging     www.ti.com/wireless
                                                     Wireless

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