Texas Instruments TPS546A24S SWIFT?同步降压式转换器是一款高度集成、非隔离式直流/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的输入电压范围、 12种可选开关频率（从225kHz至1.5MHz）以及10A的输出电流。如果与两个、三个和四个其他TPS546A24S转换器互连，TPS546A24S转换器可在单个输出上提供最高40A的电流。该降压式转换器集成了5.5m?/1.8m? MOSFET，并可使用PMBus VOUT_COMMAND通过引脚搭接选择0.5V至5.5V或0.25V至5.5V输出。TPS546A24S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，可减小尺寸和提高稳定性。典型应用包括数据中心交换机、机架式服务器、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。

数据手册：*附件：Texas Instruments TPS546A24S SWIFT?同步降压式转换器数据手册.pdf

特性

集成扩展安全功能
支持双电源：
- 2.95V至18V PVIN
- 2.95V至18V AVIN（4VIN VDD5开关电压）
集成5.5mΩ/1.8mΩ MOSFET
具有可选内部补偿的平均电流模式控制
可堆叠2个、3个和4个，电流共享高达40A，每个输出可支持单个地址
通过引脚搭接的可选输出电压范围为0.5V至5.5V，使用PMBus VOUT_COMMAND的电压范围为0.25V至5.5V
广泛的PMBus命令集，可遥测V~~OUT~~ 、I~~OUT~~ 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V~~OUT~~ 误差，TJ 为-40°C至150°C
通过PMBus实现AVS和裕度调节
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）
频率同步输入和同步输出
支持预偏置输出
7mm x 5mm x 1.5mm，40引脚QFN封装尺寸
直接兼容TPS546A24A

典型应用图

功能框图

TPS546A24S同步降压转换器技术解析与应用指南

一、核心特性

集成5.5mΩ(高边)/1.8mΩ(低边)高效率MOSFET
支持PMBus?数字接口与扩展写保护功能
平均电流模式控制，可选择内部补偿网络
输出电压可通过引脚配置或PMBus命令设置(0.25V至5.5V范围)
12种可编程开关频率(225kHz至1.5MHz)
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

TPS546A24S采用专有的固定频率平均电流模式控制架构，具有以下技术优势：

集成输入前馈和可选内部补偿元件
最小化尺寸需求，同时在宽输出电容范围内保持稳定
通过VSHARE引脚实现多相电流共享
电压环和电流环独立可编程，支持灵活补偿设计

控制环路结构包含：

?电压误差积分器?：比较反馈电压与基准电压
?电流误差积分器?：调节调制器控制电压以匹配电感电流
?导通时间调制器?：将电流误差信号转换为电感导通时间

2. 功率级设计

?输入电源管理?：

分离的AVIN(控制器供电)和PVIN(功率级供电)引脚
AVIN范围：4V-16V(单电源)或2.95V-16V(分离电源)
PVIN范围：2.95V-16V
内置三个线性稳压器(1.5V, 1.8V和5V)

?MOSFET配置?：

集成高边和低边功率MOSFET
高边RDS(on)：5.5mΩ@25°C(VBOOT-VSW=4.5V)
低边RDS(on)：1.8mΩ@25°C(VVDD5=4.5V)

3. PMBus数字接口

TPS546A24S提供完整的PMBus 1.3兼容接口，支持：

100kHz/400kHz/1MHz总线速度
标准PMBus命令集(OPERATION、VOUT_COMMAND等)
制造商特定命令(COMPENSATION_CONFIG等)
SMBus警报响应协议

?关键PMBus功能?：

输出电压动态调整(0.25V至5.5V)
开关频率设置(225kHz至1.5MHz)
故障监测与响应配置
遥测数据读取(电压、电流、温度)

三、典型应用设计

1. 单相降压转换器

?基本参数设计?：

输入电压：12V
输出电压：1V@10A
开关频率：550kHz
电感选择：600nH

?关键外围元件?：

输入电容：低ESR陶瓷电容(建议2.2nF-10nF靠近PVIN)
输出电容：根据瞬态响应要求选择
自举电容：100nF/10V(X5R或更好)
VDD5旁路：≥4.7μF/10V(X5R)

2. 多相并联配置

TPS546A24S支持2×、3×或4×堆叠配置，通过以下方式实现电流共享：

VSHARE引脚互联实现均流控制
BCX_CLK/BCX_DAT引脚用于器件间通信
单一PMBus地址管理整个堆栈

?设计要点?：

主控制器设置补偿参数
从设备通过GOSNS/FLWR引脚配置
相位差自动分配(180°、120°或90°)
确保各相布局对称性

四、保护功能详解

1. 电压保护

? 过压保护(OVP) ?：可编程阈值(105%-140% VOUT)
? 欠压保护(UVP) ?：可编程阈值(60%-95% VOUT)
? 输入欠压锁定(UVLO) ?：可配置启动/关断阈值
?输入过压保护?：21V固定阈值(典型值)

2. 电流保护

? 过流保护(OCP) ?：可编程阈值(4A-23A每相)
?高边短路保护?：自动触发(1.5×OCP阈值)
?负电流保护?：-10A固定阈值

3. 热管理

?可编程过温警告?：0-160°C(1°C分辨率)
?过温保护?：150°C(典型值)阈值
?热折返?：170°C关断(带滞回)

五、PCB布局指南

?功率回路布局?：
- 保持PVIN、PGND和SW路径短而宽
- 使用多层板降低寄生电感
- 在PVIN引脚附近放置高频去耦电容
?信号布线建议?：
- 将敏感模拟信号(如VOSNS)远离开关节点
- PMBus信号线适当远离功率走线
- 使用星型接地连接AGND和PGND
?热设计考虑?：
- 最大化热焊盘铜面积
- 使用多个过孔连接各层散热铜
- 考虑空气流动路径优化

六、性能优化技巧

?效率提升方法?：
- 选择适当的开关频率权衡效率与尺寸
- 使用外部5V电源驱动VDD5降低LDO损耗
- 优化死区时间设置
?瞬态响应优化?：
- 调整补偿网络参数(GmEA, RpEA等)
- 选择合适的输出电容组合
- 利用VOUT_TRANSITION_RATE控制压摆率
?EMI抑制措施?：
- 添加snubber网络抑制SW节点振铃
- 采用频率同步功能降低系统噪声
- 优化电感选择和布局