Texas Instruments TPS546B24S同步SWIFT?降壓轉(zhuǎn)換器是一款高度集成、高達(dá)4倍可堆疊的非隔離直流/直流轉(zhuǎn)換器，具有PmBus^?^ 和擴(kuò)展寫保護(hù)。該降壓轉(zhuǎn)換器提供 2.95V至18V輸入電壓范圍、 12個(gè)可選開關(guān)頻率（從225kHz至1.5MHz）以及 20A輸出電流。如果與兩個(gè)、三個(gè)和四個(gè)其他TPS546B24S轉(zhuǎn)換器相連，TPS546B24S轉(zhuǎn)換器可以在單個(gè)輸出上提供高達(dá)80A的電流。該降壓轉(zhuǎn)換器具有集成的5.5mΩ/1.8mΩ MOSFET，并通過(guò)引腳搭接可選擇0.5V至5.5V的輸出，或使用PMBus VOUT_COMMAND選擇0.25V至5.5V的輸出。TPS546B24S轉(zhuǎn)換器使用專有的固定頻率電流模式控制，具有輸入前饋和可選的內(nèi)部補(bǔ)償元件，可更大限度減小尺寸和提高穩(wěn)定性。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Texas Instruments TPS546B24S同步SWIFT?降壓轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

TPS546B24S轉(zhuǎn)換器通過(guò)添加制造商特定的PmBus^?^ 命令以及擴(kuò)展寫保護(hù)和密鑰，在TPS546B24A的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展。此功能能夠以更高的分辨率限制寫入功能，從而提高了安全性，有助于防止惡意訪問(wèn)PMBus。典型應(yīng)用包括數(shù)據(jù)中心交換機(jī)、機(jī)架服務(wù)器、有源天線系統(tǒng)、遠(yuǎn)程無(wú)線電、基帶單元、自動(dòng)測(cè)試設(shè)備、CT、PET和MRI。

特性

• 2.95V至18V PVIN；2.95V至18V AV IN （4VIN VDD5開關(guān)電壓）雙電源支持
• 集成5.5mΩ/1.8mΩ MOSFET
• 具有可選內(nèi)部補(bǔ)償?shù)钠骄娏髂Ｊ娇刂?/li>
• 可2倍、3倍、4倍堆疊，電流共享高達(dá) 80A，每個(gè)輸出支持單獨(dú)地址
• 通過(guò)引腳搭接可選擇0.5V至5.5V的輸出，或使用 PMBus VOUT_COMMAND選擇0.25V至5.5V的輸出
• 廣泛的PmBus命令集，可遙測(cè)VOUT 、IOUT 和內(nèi)部裸片溫度
• 通過(guò)內(nèi)部反饋分壓器實(shí)現(xiàn)差分遙感，可檢測(cè)到小于 1%的VOUT誤差，TJ 為至-40°C至150°C
• 通過(guò)PmBus實(shí)現(xiàn)AVS和裕量調(diào)節(jié)
• 采用MSEL引腳，引腳編程PMBus默認(rèn)值
• 從225kHz到1.5MHz的12個(gè)可選開關(guān)頻率（8個(gè)引腳搭接選項(xiàng)）
• 頻率同步輸入/同步輸出
• 支持預(yù)偏置輸出
• 7mm × 5mm × 1.5mm，40引腳QFN
• 直接兼容TPS546B24A

功能框圖

應(yīng)用示意圖

TPS546B24S同步降壓轉(zhuǎn)換器技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、關(guān)鍵特性

• 集成5.5mΩ(高邊)/1.8mΩ(低邊)MOSFET
• 支持PMBus?數(shù)字接口通信(1MHz時(shí)鐘速率)
• 平均電流模式控制，帶可選內(nèi)部補(bǔ)償
• 輸出電壓可通過(guò)引腳配置(0.5V-5.5V)或PMBus命令(0.25V-5.5V)設(shè)定
• 12種可選的開關(guān)頻率(225kHz至1.5MHz)
• 頻率同步輸入/輸出功能
• 差分遠(yuǎn)端電壓檢測(cè)，在-40°C至+150°C結(jié)溫范圍內(nèi)誤差<1%
• 7mm×5mm×1.5mm 40引腳QFN封裝

二、核心技術(shù)解析

1. 平均電流模式控制架構(gòu)

TPS546B24S采用創(chuàng)新的平均電流模式控制架構(gòu)，具有獨(dú)立的電流誤差積分和電壓誤差積分環(huán)路。這種架構(gòu)提供了與峰值電流模式控制相似的性能，但不受最小導(dǎo)通時(shí)間或最小關(guān)斷時(shí)間的限制。

?控制環(huán)路特點(diǎn)?：

• 輸入電壓前饋調(diào)制器將集成的電流誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換為電感導(dǎo)通時(shí)間
• 電流誤差積分器通過(guò)調(diào)整調(diào)制器控制電壓來(lái)匹配感應(yīng)電感電流
• 電壓誤差積分器通過(guò)調(diào)整電流控制電壓VSHARE來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓

2. 功率級(jí)設(shè)計(jì)

器件集成了高效率的功率MOSFET：

• 高邊MOSFET導(dǎo)通電阻：5.5mΩ@VBOOT-VSW=4.5V,25°C
• 低邊MOSFET導(dǎo)通電阻：1.8mΩ@VVDD5=4.5V,25°C
• 支持預(yù)偏置輸出啟動(dòng)，防止從預(yù)偏置輸出放電

3. 數(shù)字接口與配置

通過(guò)PMBus接口可實(shí)現(xiàn)全面的數(shù)字控制：

• 輸出電壓編程與監(jiān)控
• 故障保護(hù)閾值配置
• 軟啟動(dòng)/軟停止時(shí)間設(shè)置
• 遙測(cè)數(shù)據(jù)讀取(電壓、電流、溫度)
• 支持1MHz高速通信

三、典型應(yīng)用

1. 單相應(yīng)用配置

作為獨(dú)立器件使用時(shí)典型連接方式：

• GOSNS/VOSNS：分別連接輸出地/輸出正極
• EN/UVLO：使能控制或電阻分壓器
• MSEL1/MSEL2/VSEL/ADRSEL：配置引腳
• VSHARE：懸空或旁路至AGND

2. 多相堆疊配置

多相應(yīng)用時(shí)需注意：

• 控制器設(shè)備(環(huán)控器)GOSNS接地
• 跟隨器設(shè)備(環(huán)隨器)GOSNS接BP1V5
• 所有設(shè)備VSHARE互連
• BCX_CLK/BCX_DAT用于相位間通信

3. 關(guān)鍵外圍元件選擇

?輸入電容器?：

• 建議使用X5R或更好材質(zhì)的陶瓷電容
• PVIN-PGND間至少放置一個(gè)0402 2.2nF-10nF X7R電容

?輸出濾波器?：

• 根據(jù)開關(guān)頻率選擇電感(典型300nH)
• 輸出電容需考慮紋波電流和瞬態(tài)響應(yīng)要求

?自舉電路?：

• 典型100nF X5R陶瓷電容(BOOT-SW)
• 可選串聯(lián)電阻(最大8Ω)降低SW尖峰

四、保護(hù)功能

1. 電流保護(hù)

• 低邊過(guò)流保護(hù)(4-31A可編程)
• 高邊短路保護(hù)(1.5×低邊閾值)
• 負(fù)電流保護(hù)(-10A閾值)

2. 電壓保護(hù)

• 輸入欠壓鎖定(2.5-15.75V可編程)
• 輸出過(guò)壓保護(hù)(105%-140%可編程)
• 輸出欠壓保護(hù)(60%-95%可編程)

3. 溫度保護(hù)

• 結(jié)溫監(jiān)測(cè)與保護(hù)
• 過(guò)熱警告(可編程閾值)
• 170°C熱關(guān)斷(固定閾值)

五、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. ?布局考慮?：

• 保持功率回路面積最小化
• 將AGND與PGND在器件散熱焊盤下方單點(diǎn)連接
• 輸入電容盡量靠近PVIN和PGND引腳

2. ?熱管理?：

• 結(jié)至環(huán)境熱阻：25.3°C/W(單層PCB)
• 確保足夠的散熱和氣流
• 監(jiān)控READ_TEMPERATURE_1參數(shù)

3. ?PMBus配置?：

• 通過(guò)VSEL/MSEL引腳或PMBus命令配置
• 建議使用TI提供的TPS546x24S補(bǔ)償和引腳配置計(jì)算工具
• 關(guān)鍵參數(shù)可存儲(chǔ)至非易失性存儲(chǔ)器

六、典型應(yīng)用領(lǐng)域

• 數(shù)據(jù)中心交換機(jī)、機(jī)架服務(wù)器
• 有源天線系統(tǒng)、遠(yuǎn)程無(wú)線電單元
• 自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備、醫(yī)療成像系統(tǒng)
• ASIC/SoC/FPGA核心及I/O電源
• 高電流POL(負(fù)載點(diǎn))電源