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TPSM8S6C24同步降压电源模块技术解析

科技观察员 ? 2025-08-12 11:49 ? 次阅读
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Texas Instruments TPSM8S6C24同步降压电源模块是一款高度集成、易于使用的非隔离DC/DC降压电源模块,添加了制造商特定的PmBus? 命令。它还添加了EXTENDED_WRITE_PROTECT和PASSKEY,通过以比标准写保护命令更高的分辨率限制写入功能,提高了针对PmBus恶意访问的安全性。

数据手册:*附件:Texas Instruments TPSM8S6C24同步降压电源模块数据手册.pdf

Texas Instruments TPSM8S6C24是一款35A电源模块,可提供高达140A电流,具有四层可堆叠特性。该器件可通过外部5V电源对内部5V LDO进行过驱动,从而实现2.95V低输入电压范围,并提高转换器的效率。TPSM8S6C24电源模块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,可在各种输出电容下最大限度减小尺寸和提高稳定性。

特性

  • 集成扩展安全功能
  • 4.25V至16V,PVIN通过内部LDO连接AVIN
  • 2.95V至16V,PVIN和AVIN分轨或VDD5上外部偏置
  • 集成MOSFET电感器和基本无源元件
  • 具有可选内部补偿的平均电流模式控制
  • 输出电压范围:0.5V至3.6V(至引脚搭接)
  • 0.25V至3.6V PmBus VOUT_COMMAND范围
  • 广泛的PmBus命令集,具有VOUT 、IOUT 和芯片温度遥测功能
  • 具有内部FB分压器的差分遥感,VOUT 误差 < 1%
  • –40°C至+125°C TJ
  • 通过PmBus实现AVS和裕度调节功能
  • 多功能选择 (MSEL) 引脚,用于引脚搭接编程PMBus默认值
  • 九个可选开关频率:275kHz至1.1MHz
  • 频率同步输入/同步输出
  • 支持预偏置输出
  • 16mm × 11mm × 4.3mm、45引脚MOY封装

功能框图

1.png

TPSM8S6C24同步降压电源模块技术解析

一、产品概述

TPSM8S6C24是德州仪器(TI)推出的一款高度集成的非隔离DC/DC降压电源模块,采用同步降压架构,集成了MOSFET、电感器和基本无源元件,显著简化了电源设计。该模块具有2.95V至16V的宽输入电压范围,单模块可提供高达35A的输出电流,通过4×堆叠配置更可实现140A输出能力。

二、关键特性

  1. ?集成与安全特性?
    • 集成PMBus?接口,支持1MHz时钟通信
    • 扩展安全功能(EXTENDED_WRITE_PROTECT和PASSKEY)
    • 差分远程检测,内部FB分压器精度<1%
  2. ?电气参数?
    • 输入电压范围:2.95V-16V(PVIN与AVIN分离时)
    • 输出电压范围:0.5V至3.6V(引脚配置)/0.25V至3.6V(PMBus配置)
    • 开关频率:275kHz至1.1MHz可编程(9种选择)
    • 工作温度范围:-40°C至+125°C结温
  3. ?控制特性?
    • 平均电流模式控制,可选内部补偿
    • 支持预偏置输出启动
    • 多相堆叠配置下的电流共享功能

三、应用领域

  1. ?数据中心设备?
  2. ?通信设备?
    • 有源天线系统
    • 远程无线电单元
    • 基带单元电源
  3. ?医疗与测试设备?
    • 自动测试设备(ATE)
    • CT/PET/MRI成像系统
  4. ?处理器供电?

四、功能架构解析

TPSM8S6C24采用创新的平均电流模式控制架构,具有以下核心功能模块:

  1. ?控制环路?
    • 电压误差积分器:可编程跨导(25-200μS)
    • 电流误差积分器:独立可调参数
    • 输入电压前馈调制器
  2. ?保护机制?
    • 过压保护(OVP):可编程阈值105%-140%
    • 欠压保护(UVP):可编程阈值60%-95%
    • 过流保护(OCP):低侧35A(可调)
    • 过温保护(OTP):双级保护(可编程+固定TSD)
  3. ?PMBus接口?
    • 完整的状态监测(电压/电流/温度)
    • 故障记录与响应配置
    • 支持100kHz/400kHz/1MHz总线速度

五、设计考量

  1. ?热管理?
    • 45引脚MOY封装(16mm×11mm×4.3mm)
    • 热阻θJA=59°C/W
    • 集成温度传感器,精度±3°C
  2. ?效率表现?
    • 12V输入时峰值效率>90%
    • 支持外部5V偏置以提高低输入电压下的效率
  3. ?多相配置?
    • 通过VSHARE引脚实现电流共享
    • 支持最多4相并联(140A总输出)
    • 自动相位交错控制

六、典型应用设计

  1. ?单相配置?
    • 连接VOSNS至负载端输出电压
    • GOSNS连接至负载端接地
    • 通过VSEL/MSEL引脚或PMBus配置参数
  2. ?多相堆叠?
    • 主控制器处理PMBus通信
    • 从设备通过BCX总线同步
    • 共享VSHARE信号实现均流
  3. ?布局建议?
    • PVIN至PGND的低阻抗旁路至关重要
    • 建议使用X5R或更好品质的陶瓷电容
    • SW节点可能需要snubber网络抑制振铃
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