TPS40021-EP 增强型产品同步降压控制器数据手册

TPS40021 是一款专为非隔离式同步降压稳压器设计的 DC-DC 控制器，通过用户可编程性提供增强的作和设计灵活性。

该器件采用专有的 Predictive Gate Drive 技术来最小化二极管 与高侧和同步整流器 N 沟道 MOSFET 转换相关的传导损耗。具有升压电路的集成电荷泵提供稳压 5V 栅极驱动，用于 高压侧和同步整流器 N 沟道 MOSFET。Predictive Gate Drive 技术和电荷泵/升压电路的使用相结合，可提供高效、更小、更便宜的转换器。
*附件：tps40021-ep 同步降压控制器数据表.pdf

通过用户可编程性提供设计灵活性，例如： 工作频率、短路电流检测阈值、软启动斜坡时间和外部 同步频率。工作频率可通过 a 上的单个电阻器进行编程 频率范围为 100 kHz 至 1 MHz。更高的工作频率会产生更小的元件值 对于给定的转换器功率水平以及更快的环路闭合。

短路电流检测可通过单个电阻器进行编程，从而允许 短路电流限制检测阈值可轻松定制以适应不同的 尺寸 （R DS（开） ） MOSFET 的短路电流功能在软启动和短期瞬态条件下提供逐脉冲电流限制，并提供故障计数器以处理持续时间较长的短路电流情况。如果检测到故障，控制器将关闭一段时间，该时间由六个连续的软启动周期确定。控制器每第七个软启动周期自动重试输出。

除了确定故障情况下的关断时间外，软启动斜坡还在启动期间提供转换器输出的闭环控制斜坡。可编程性允许针对各种输出 L-C 元件值调整斜坡速率。

输出电压瞬态比较器提供对输出电压瞬变的快速响应、先发制人的方法。输出电压通过 OSNS 引脚上的电阻分压器进行检测。如果检测到过压情况，则 HDRV 栅极驱动关闭，LDRV 栅极驱动导通，直到输出恢复稳压。同样，如果检测到输出欠压情况，HDRV 栅极驱动将达到 95% 的占空比，以快速将输出抽回。在任何一种情况下，PowerGood 开漏输出都会拉低，以指示输出电压超出调节条件。PowerGood 输出可以菊花链方式连接到其他控制器或转换器的 SS/SD 引脚或使能引脚，用于输出电压排序。只需将 OSNS 引脚连接到 VDD 即可禁用瞬态比较器。

TPS40021可通过 ILIM/SYNC 引脚进行外部同步，最高可达 1.5× 自由运行频率。这允许多个控制器同步，以消除由于控制器之间的输入拍频而导致的 EMI 问题。

特性

• 工作输入电压 2.25 V 至 5.5 V
• 输出电压低至 0.7 V
• 1% 内部 0.7V 基准
• 预测栅极驱动 N 沟道 MOSFET 驱动器可实现更高的效率
• 外部可调软启动和短路电流限制
• 可编程固定频率 100kHz 至
  1MHz 电压模式控制
• 源电流或吸收电流
• 具有电源良好指示
  的快速响应输出瞬态比较器提供输出状态
• 16 引脚 PowerPAD 封装

参数

一、产品概述

• ?产品名称?：TPS40021-EP
• ?制造商?：Texas Instruments
• ?类型?：同步降压控制器
• ?特点?：低输入电压模式，增强型操作，预测性门驱动技术，支持外部同步和可编程功能。

二、主要特性

• ?输入电压范围?：2.25V至5.5V
• ?输出电压范围?：低至0.7V
• ?内部参考电压?：0.7V，精度1%
• ?工作频率?：可编程，100kHz至1MHz
• ?封装?：16-Pin PowerPAD?
• ?温度范围?：-55°C至125°C

三、功能特点

• ?预测性门驱动技术?：减少高侧和同步整流N-MOSFET的二极管导通损耗。
• ?集成电荷泵?：提供5V门驱动电压，增强N-MOSFET的驱动能力。
• ?可编程功能?：包括工作频率、短路电流检测阈值、软启动斜坡时间和外部同步频率。
• ?快速输出瞬态响应?：输出电压瞬态比较器提供快速响应。
• ?PowerGood指示?：输出状态指示，支持电压排序。
• ?短路保护?：脉冲级电流限制和故障计数器处理长时间短路情况。

四、电气特性

• ?输入电压范围?：2.25V至5.5V
• ?VDD电压范围?：2.25V至5.5V
• ?最大占空比?：97%
• ?软启动时间?：通过外部电容编程
• ?热关断温度?：约165°C

五、应用

• ?应用领域?：网络设备、电信设备、基站、服务器、DSP电源电路等。

六、典型应用电路

• 提供了详细的典型应用电路图，包括输入电容、输出电容、电感、MOSFET和反馈网络等组件的选择和连接方式。

七、布局考虑

• 强调了关键信号的布线建议，如SW节点、电源地（PGND）和信号地（SGND）的连接，以及高电流回路的布局。

八、保护机制

• ?过流保护?：通过检测主FET上的电压实现，包括脉冲级电流限制和故障计数器。
• ?热关断?：防止芯片因过热而损坏。
• ?输出电压瞬态保护?：通过瞬态比较器快速响应输出电压的变化。

九、开发支持

• ?设计工具?：推荐使用WEBENCH? Power Designer进行设计。
• ?参考设计?：提供了从3.3V降压到1.5V，输出电流20A的参考设计。