TPS546D24S 具有扩展安全性的 2.95V 至 16V、可堆叠 40A 同步 SWIFT™ 降压 PMBus® 转换器数据手册

TPS546D24S 是一款高度集成的非隔离式 DC/DC 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来扩展TPS546D24A。此功能通过限制写入功能，以比标准 Write Protect 命令更高的分辨率来提高安全性，防止对 PMBus 的恶意访问。TPS546D24S 能够从 7mm × 5mm 封装实现高频运行和 40A 电流输出。两个、三个和四个 TPS546D24S 设备可以互连，在单个输出上提供高达 160 A 的电流。该器件可以选择通过 VDD5 引脚使用外部 5V 电源对内部 5V LDO 进行过驱动，以提高效率并降低转换器的功耗。

TPS546D24S 采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，可在较宽的输出电容范围内实现最小尺寸和稳定性。
*附件：tps546d24s.pdf

支持 1MHz 时钟的 PMBus 接口为转换器配置以及监控关键参数（包括输出电压、输出电流和内部芯片温度）提供了一个方便的标准化数字接口。根据系统要求，可以将对故障条件的响应设置为 restart、latch off 或 ignore。堆叠器件之间的反向通道通信使为单个输出轨供电的所有 TPS546D24S 转换器能够共享单个地址，从而简化系统软件/固件设计。包括输出电压、开关频率、软启动时间和过流故障限制在内的关键参数也可以通过 BOM 选择进行配置，无需 PMBus 通信，以支持程序自由上电。

特性

• 集成的扩展安全功能
• 分离轨支持：2.95V 至 16V PVIN;2.95V 至 18V AVIN（4V IN VDD5 用于开关）
• 集成 4.5mΩ/0.9mΩ MOSFET
• 具有可选内部补偿的平均电流模式控制
• 2 ×、3 ×、4 × 可堆叠，均流高达 160 A，每个输出支持一个地址
• 通过引脚搭接可选择 0.5V 至 5.5V 输出，或使用 PMBus VOUT_COMMAND 选择 0.25V 至 5.5V 输出
• 广泛的 PMBus 命令集，具有 V OUT、I OUT 和内部芯片温度遥测功能
• 差分遥感，带内部 FB 分压器，< 1% V OUT 误差，–40°C 至 +150°C T J
• 通过 PMBus 实现 AVS 和裕量调节功能
• MSEL 引脚引脚编程 PMBus 默认值
• 12 种可选开关频率，从 225 kHz 到 1.5 MHz（8 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
• 与 TPS546D24A 直接兼容

参数

方框图

概述

TPS546D24S 是一款高度集成的非隔离DC/DC转换器，具备高效率、高频率操作及高电流输出能力。该设备通过添加制造商特定的PMBus命令和扩展写入保护等功能，增强了安全性，适用于数据中心交换机、有源天线系统等应用。

关键特性

• ‌高集成度‌：集成了扩展安全特性，包括PMBus命令集和扩展写入保护。
• ‌高效率‌：支持高达40A的电流输出，具备高转换效率。
• ‌高频率操作‌：支持高达1.5MHz的开关频率。
• ‌可堆叠设计‌：支持2至4个设备堆叠，提供高达160A的电流输出能力。
• ‌灵活配置‌：通过PMBus接口进行配置和监控，支持输出电压、开关频率等参数的动态调整。
• ‌安全特性‌：包括过压保护、过流保护、热关断保护等，确保设备稳定运行。

应用领域

• 数据中心交换机、机架服务器
• 有源天线系统、远程无线电和基带单元
• 自动化测试设备、CT、PET和MRI
• ASIC、SoC、FPGA、DSP核心及I/O电压

功能描述

• ‌PMBus接口‌：支持广泛的PMBus命令集，用于配置和监控设备状态。
• ‌扩展写入保护‌：提供额外的安全层，防止恶意访问PMBus。
• ‌差分远程感测‌：通过内部反馈分压器和精密可调参考，实现高精度输出电压感测。
• ‌多相位操作‌：支持多设备堆叠，实现电流共享和均衡。
• ‌热管理‌：集成过温保护和热关断功能，确保设备在高温环境下的稳定运行。

设计指南

• ‌输出电压设置‌：通过引脚编程或PMBus命令设置输出电压。
• ‌电感选择‌：根据输出电流和期望的瞬态响应选择合适的电感值。
• ‌输出电容选择‌：需满足输出纹波和环路稳定性的要求。
• ‌布局和布线‌：遵循TI提供的布局指南，确保关键信号路径短且远离噪声源。特别注意高频旁路电容的放置，以减少电压尖峰和电磁干扰。
• ‌热设计‌：考虑设备的热耗散和封装热阻，确保在满负荷条件下不超过最大结温。

文档支持

• 提供了详细的数据手册，包括电气特性、功能描述、应用和实现指南等。
• 可通过TI的WEBENCH Power Designer等工具进行定制设计，简化设计流程。
• TI E2E支持论坛提供快速的设计帮助和验证答案。

注意事项

• 在设计过程中，请确保遵守所有数据手册中的绝对最大额定值和推荐工作条件。
• 在进行多设备堆叠设计时，请特别注意电流共享和均衡的实现，以及布局和布线的优化。
• 在将设计投入生产之前，请进行充分的验证和测试，以确保系统的稳定性和可靠性。