Texas Instruments TPS546B24S同步SWIFT?降压转换器是一款高度集成、高达4倍可堆叠的非隔离直流/直流转换器，具有PmBus^?^ 和扩展写保护。该降压转换器提供 2.95V至18V输入电压范围、 12个可选开关频率（从225kHz至1.5MHz）以及 20A输出电流。如果与两个、三个和四个其他TPS546B24S转换器相连，TPS546B24S转换器可以在单个输出上提供高达80A的电流。该降压转换器具有集成的5.5mΩ/1.8mΩ MOSFET，并通过引脚搭接可选择0.5V至5.5V的输出，或使用PMBus VOUT_COMMAND选择0.25V至5.5V的输出。TPS546B24S转换器使用专有的固定频率电流模式控制，具有输入前馈和可选的内部补偿元件，可更大限度减小尺寸和提高稳定性。

数据手册：*附件：Texas Instruments TPS546B24S同步SWIFT?降压转换器数据手册.pdf

TPS546B24S转换器通过添加制造商特定的PmBus^?^ 命令以及扩展写保护和密钥，在TPS546B24A的基础上进行了扩展。此功能能够以更高的分辨率限制写入功能，从而提高了安全性，有助于防止恶意访问PMBus。典型应用包括数据中心交换机、机架服务器、有源天线系统、远程无线电、基带单元、自动测试设备、CT、PET和MRI。

特性

• 2.95V至18V PVIN；2.95V至18V AV IN （4VIN VDD5开关电压）双电源支持
• 集成5.5mΩ/1.8mΩ MOSFET
• 具有可选内部补偿的平均电流模式控制
• 可2倍、3倍、4倍堆叠，电流共享高达 80A，每个输出支持单独地址
• 通过引脚搭接可选择0.5V至5.5V的输出，或使用 PMBus VOUT_COMMAND选择0.25V至5.5V的输出
• 广泛的PmBus命令集，可遥测VOUT 、IOUT 和内部裸片温度
• 通过内部反馈分压器实现差分遥感，可检测到小于 1%的VOUT误差，TJ 为至-40°C至150°C
• 通过PmBus实现AVS和裕量调节
• 采用MSEL引脚，引脚编程PMBus默认值
• 从225kHz到1.5MHz的12个可选开关频率（8个引脚搭接选项）
• 频率同步输入/同步输出
• 支持预偏置输出
• 7mm × 5mm × 1.5mm，40引脚QFN
• 直接兼容TPS546B24A

功能框图

应用示意图

TPS546B24S同步降压转换器技术解析与应用指南

一、关键特性

• 集成5.5mΩ(高边)/1.8mΩ(低边)MOSFET
• 支持PMBus?数字接口通信(1MHz时钟速率)
• 平均电流模式控制，带可选内部补偿
• 输出电压可通过引脚配置(0.5V-5.5V)或PMBus命令(0.25V-5.5V)设定
• 12种可选的开关频率(225kHz至1.5MHz)
• 频率同步输入/输出功能
• 差分远端电压检测，在-40°C至+150°C结温范围内误差<1%
• 7mm×5mm×1.5mm 40引脚QFN封装

二、核心技术解析

1. 平均电流模式控制架构

TPS546B24S采用创新的平均电流模式控制架构，具有独立的电流误差积分和电压误差积分环路。这种架构提供了与峰值电流模式控制相似的性能，但不受最小导通时间或最小关断时间的限制。

?控制环路特点?：

• 输入电压前馈调制器将集成的电流误差信号转换为电感导通时间
• 电流误差积分器通过调整调制器控制电压来匹配感应电感电流
• 电压误差积分器通过调整电流控制电压VSHARE来调节输出电压

2. 功率级设计

器件集成了高效率的功率MOSFET：

• 高边MOSFET导通电阻：5.5mΩ@VBOOT-VSW=4.5V,25°C
• 低边MOSFET导通电阻：1.8mΩ@VVDD5=4.5V,25°C
• 支持预偏置输出启动，防止从预偏置输出放电

3. 数字接口与配置

通过PMBus接口可实现全面的数字控制：

• 输出电压编程与监控
• 故障保护阈值配置
• 软启动/软停止时间设置
• 遥测数据读取(电压、电流、温度)
• 支持1MHz高速通信

三、典型应用

1. 单相应用配置

作为独立器件使用时典型连接方式：

• GOSNS/VOSNS：分别连接输出地/输出正极
• EN/UVLO：使能控制或电阻分压器
• MSEL1/MSEL2/VSEL/ADRSEL：配置引脚
• VSHARE：悬空或旁路至AGND

2. 多相堆叠配置

多相应用时需注意：

• 控制器设备(环控器)GOSNS接地
• 跟随器设备(环随器)GOSNS接BP1V5
• 所有设备VSHARE互连
• BCX_CLK/BCX_DAT用于相位间通信

3. 关键外围元件选择

?输入电容器?：

• 建议使用X5R或更好材质的陶瓷电容
• PVIN-PGND间至少放置一个0402 2.2nF-10nF X7R电容

?输出滤波器?：

• 根据开关频率选择电感(典型300nH)
• 输出电容需考虑纹波电流和瞬态响应要求

?自举电路?：

• 典型100nF X5R陶瓷电容(BOOT-SW)
• 可选串联电阻(最大8Ω)降低SW尖峰

四、保护功能

1. 电流保护

• 低边过流保护(4-31A可编程)
• 高边短路保护(1.5×低边阈值)
• 负电流保护(-10A阈值)

2. 电压保护

• 输入欠压锁定(2.5-15.75V可编程)
• 输出过压保护(105%-140%可编程)
• 输出欠压保护(60%-95%可编程)

3. 温度保护

• 结温监测与保护
• 过热警告(可编程阈值)
• 170°C热关断(固定阈值)

五、设计要点

1. ?布局考虑?：

• 保持功率回路面积最小化
• 将AGND与PGND在器件散热焊盘下方单点连接
• 输入电容尽量靠近PVIN和PGND引脚

2. ?热管理?：

• 结至环境热阻：25.3°C/W(单层PCB)
• 确保足够的散热和气流
• 监控READ_TEMPERATURE_1参数

3. ?PMBus配置?：

• 通过VSEL/MSEL引脚或PMBus命令配置
• 建议使用TI提供的TPS546x24S补偿和引脚配置计算工具
• 关键参数可存储至非易失性存储器

六、典型应用领域

• 数据中心交换机、机架服务器
• 有源天线系统、远程无线电单元
• 自动化测试设备、医疗成像系统
• ASIC/SoC/FPGA核心及I/O电源
• 高电流POL(负载点)电源