Texas Instruments TPS544C26同步降壓轉換器是一款高度集成的降壓式轉換器，采用D-CAP+控制拓撲結構，可實現快速瞬時響應。所有可編程參數均可通過^I2C^接口進行配置，而且可作為新的默認值存儲在NVM中，以最大限度減少外部組件數量。得益于以上特性，使得該器件非常適合用于空間受限的應用。TPS544C26器件設計為與Intel CPU配合使用，非常適合用于Intel服務器和SoC平臺中的單相、中低電流SVID電源軌。

數據手冊；*附件：Texas Instruments TPS544C26同步降壓轉換器數據手冊.pdf

該器件提供針對過電流限制、VOUT OVF/UVF和OTF的故障管理和狀態報告。TPS544C26器件提供一整套遙測功能，包括VOUT 、IOUT 和IC溫度。此外，還通過外部感應電阻器提供輸入功率監控，以實現電路板級電源管理。Texas Instruments TPS544C26是一款無鉛器件，符合 RoHS 標準，無需豁免。

特性

• 適用于SVID軌的單芯片電源
• 符合Intel VR13 SVID標準
• ^I2C^接口，帶NVM，用于配置、遙測 (V/I/T) 和故障報告
• 針對DDR5存儲器RAPL的輸入功率監控
• 集成4.0mΩ和1.0mΩ MOSFET，可實現35A持續電流運行
• 支持外部5V偏置，從而提高效率并實現2.7V最小輸入電壓
• VOUT可編程范圍：0.25V至3.04V
• 精密電壓基準和差分遙感，可實現高精度輸出
  • 0°C至85°C TJ 范圍內的V OUT 容差：±0.5%
  • –40°C至125°C TJ 范圍內的VOUT 容差：±1%
• D-CAP+?控制拓撲結構，具有快速瞬時響應，支持所有陶瓷輸出電容器
• 可編程內部回路補償，包括壓降
• 可選逐周期谷值電流限制
• DCM或FCCM運行模式下的可選工作頻率：0.6MHz至1.2MHz
• 安全啟動到預偏置輸出
• 可編程軟啟動時間：1ms至16ms
• 可編程軟停止時間：0.5ms至4ms
• 開漏電源良好輸出 (VRRDY) 和災難性故障指示器 (CAT_FAULT#)
• 可編程過電流、過電壓、欠壓、過熱保護
• 5mm × 6mm、37引腳WQFN-FCRLF封裝

功能框圖

基于TPS544C26的高效同步降壓轉換器設計與應用

引言

Texas Instruments的TPS544C26是一款高度集成的同步降壓轉換器，專為現代服務器、云計算和網絡設備中的點負載(POL)應用而設計。這款4V至16V輸入、35A輸出的降壓轉換器采用D-CAP+?控制拓撲，具有快速瞬態響應能力，支持全陶瓷輸出電容器配置。本文將深入分析TPS544C26的關鍵特性、工作原理以及典型應用設計。

器件概述

TPS544C26是一款單芯片電源解決方案，特別適合作為Intel? VR13 SVID兼容電源軌。其主要特點包括：

• ?寬輸入電壓范圍?：4V至16V工作輸入范圍(瞬態耐壓高達30V)
• ?大電流輸出?：集成4.0mΩ(高邊)和1.0mΩ(低邊)MOSFET，支持35A連續電流
• ?高精度輸出?：±0.5%輸出電壓精度(0°C至85°C)，±1%精度(-40°C至125°C)
• ?雙控制接口?：支持SVID和I2C接口，便于系統集成和監控
• ?靈活配置?：輸出電壓可編程范圍0.25V至3.04V
• ?高效設計?：開關頻率可調(0.6MHz至1.2MHz)，支持DCM或FCCM模式

關鍵特性詳解

1. 功率轉換架構

TPS544C26采用D-CAP+控制模式，這是一種基于紋波的恒定導通時間控制方案，具有以下優勢：

• 無需外部補償網絡
• 對輸出電容器ESR不敏感
• 快速負載瞬態響應
• 支持全陶瓷輸出電容配置

器件集成了差分遠程檢測放大器，可直接感應負載端的電壓，補償PCB走線壓降，確保高精度穩壓。

2. 保護功能

TPS544C26提供全面的保護功能，確保系統安全可靠運行：

• ? 過流保護(OCP) ?：可編程谷值電流限制(8.5A至44A)
• ? 過壓保護(OVP) ?：
  • 跟蹤OVP：80mV至360mV高于設定值(可編程)
  • 固定OVP：1.5V或1.8V(5mV步長)，2.4V或3.0V(10mV步長)
• ? 欠壓保護(UVP) ?：150mV至360mV低于設定值(可編程)
• ?熱關斷?：166°C典型閾值(153°C至179°C范圍)

3. 監測與通信

• ?SVID接口?：完全兼容Intel VR13規范，43MHz最大時鐘頻率
• ?I2C接口?：支持100kHz/400kHz/1MHz速率，用于配置、遙測和故障報告
• ?遙測功能?：
  • 輸出電壓/電流監測
  • 輸入電壓/電流/功率監測
  • 芯片溫度監測

應用設計指南

1. 典型應用電路

TPS544C26的典型應用電路包括以下關鍵元件：

1. ?輸入濾波?：建議在PVIN引腳附近放置低ESR陶瓷電容(至少1μF)
2. ?自舉電路?：BOOT和PHASE之間連接0.1μF或更大值的陶瓷電容
3. ?VCC旁路?：VCC/VDRV引腳需要2.2μF或4.7μF陶瓷電容(≥6.3V)
4. ?輸出濾波?：根據負載要求選擇適當電感值和輸出電容
5. ?遠程檢測?：VOSNS和GOSNS應使用Kelvin連接至負載端

2. 布局建議

良好的PCB布局對開關電源性能至關重要：

• 保持功率回路(PVIN→HS FET→電感→輸出電容→PGND→PVIN)面積最小化
• 將輸入電容盡可能靠近PVIN和PGND引腳
• VCC旁路電容應靠近VCC/VDRV和PGND引腳
• 遠程檢測走線應成對布線，遠離噪聲源(如電感、SW節點)

3. 熱管理

TPS544C26采用5mm×6mm 37引腳WQFN-FCRLF封裝，具有以下熱特性：

• 結到環境熱阻(RθJA)：26°C/W(JEDEC標準)
• 結到板熱阻(RθJB)：3.6°C/W
• 建議在PCB上提供足夠的銅面積和散熱過孔以改善散熱

性能特點

1. 效率表現

在不同工作條件下，TPS544C26展現出優異的效率特性：

• ?12V輸入，1.1V輸出?：
  • 800kHz開關頻率下峰值效率>90%
  • 35A負載時效率仍保持約85%
• ?外部偏置優勢?：使用外部5V偏置可提高效率2-3個百分點

2. 動態響應

D-CAP+控制模式提供卓越的負載瞬態響應：

• 支持快速動態電壓調節(DVS)
• 可編程轉換速率(最高12.2mV/μs)
• 自適應導通時間確保在各種輸入/輸出條件下保持穩定的頻率響應

應用場景

TPS544C26非常適合以下應用：

1. ?服務器和云計算POL?：為CPU、GPU和內存提供高效電源
2. ?硬件加速器?：滿足FPGA和ASIC的嚴苛電源需求
3. ?網絡接口卡?：為高速網絡處理器供電
4. ?存儲系統?：為SSD控制器和接口芯片供電