TPS57140-EP 具有 Eco 模式™控制的 TPS57140-EP 1.5A 42V 降压直流/直流转换器数据手册

TPS57140-EP 器件是一款具有集成高侧 MOSFET 的 42V、1.5A 降压稳压器。电流模式控制提供简单的外部补偿和灵活的元件选择。低纹波脉冲跳跃模式可将空载稳压输出电源电流降至 116 μA。使用使能引脚可将关断电源电流降至 1.5 μA。

UVLO 在内部设置为 2.5 V，但可以使用使能引脚增加。慢速启动引脚也可配置为排序或跟踪，用于控制输出电压启动斜坡。开漏电源就绪信号指示输出在其标称电压的 92% 至 109% 范围内。

宽开关频率范围可实现效率和外部元件尺寸的优化。频率折返和热关断可在过载情况下保护器件。

TPS57140-EP 采用 10 引脚 VSON 封装 （DRC）。
*附件：tps57140-ep.pdf

特性

• 3.5V 至 42V 输入电压范围
• 200mΩ 高侧 MOSFET
• 轻负载时效率高，采用脉冲跳跃 Eco 模式™控制方案
• 116μA 工作静态电流
• 1.5μA 关断电流
• 100kHz 至 2.5MHz 开关频率
• 与 External Clock 同步
• 可调慢启动和排序
• 欠压和过压电源正常输出
• 可调欠压锁定 （UVLO） 电压和迟滞
• 0.8V 内部电压基准
• 支持国防、航空航天和医疗应用
  • 受控基线
  • 一个装配和测试站点
  • 一个制造工地
  • 适用于军用 （–55°C 至 125°C） 温度范围
  • 延长产品生命周期
  • 延长产品变更通知
  • 产品可追溯性

参数

方框图

一、产品基本信息

• 型号与版本 ：TPS57140-EP，文档编号 SLVSD01B，2015 年 9 月发布，2019 年 5 月修订。
• 功能定位 ：42-V 输入、1.5-A 输出的降压 DC/DC 转换器，集成高侧 MOSFET，支持 Eco-mode™脉冲跳跃控制，适用于高精度、低功耗电源转换场景。
• 封装 ：10 引脚 VSON（DRC）封装，尺寸 3.00 mm×3.00 mm，外露热焊盘优化散热。

二、关键特性

• 输入与输出 ：
  • 输入电压范围 3.5 V 至 42 V，输出电压可调，基于 0.8 V 内部基准电压。
  • 集成 200 mΩ 高侧 MOSFET，支持 1.5 A 连续输出电流，峰值电流限制 2.7 A。
• 效率与功耗 ：
  • 轻负载时通过 Eco-mode 脉冲跳跃控制提升效率，工作静态电流 116 μA，关断电流 1.5 μA。
  • 开关频率 100 kHz 至 2.5 MHz，可同步至外部时钟，优化电感和电容尺寸。
• 控制与保护 ：
  • 可调慢启动（SS/TR 引脚）和时序控制，支持电源良好输出（PWRGD），指示输出电压在标称值的 92% 至 109% 范围内。
  • 可调欠压锁定（UVLO）电压和滞后，热关断（182°C 触发，20°C 滞后），过流保护和频率折返。
• 应用适应性 ：
  • 支持国防、航空航天和医疗应用，控制基线稳定，单一装配和测试站点，单一制造站点。
  • 工作温度范围 - 55°C 至 125°C，延长产品生命周期和变更通知周期。

三、应用领域

• 工业与商业 ：12 V 和 24 V 低功率系统，如工业自动化设备、通信基础设施。
• 汽车售后 ：视频系统、GPS 导航、车载娱乐设备等配件。

四、详细描述

• 引脚配置 ：
  • BOOT ：自举电容连接引脚，为高侧 MOSFET 提供偏置电压。
  • PH ：开关节点，连接输出电感和续流二极管。
  • EN ：使能引脚，拉低禁用，可通过电阻分压调节 UVLO 阈值。
  • RT/CLK ：电阻设置开关频率或外部时钟同步输入。
  • SS/TR ：慢启动和跟踪控制，外接电容设置输出上升时间。
• 工作模式 ：
  • Eco-mode ：轻负载时脉冲跳跃，降低开关损耗，维持高效率。
  • 电流模式控制 ：峰值电流检测，简化外部补偿设计，支持频率折返应对过载。
  • 同步模式 ：通过 RT/CLK 引脚同步至外部时钟，减少 EMI 干扰。
• 功能模块 ：
  • 升压转换器 ：集成高侧 MOSFET，1 MHz 典型开关频率，支持 100% 占空比。
  • 误差放大器 ：跨导 97 μS，支持 Type 2A/2B/1 补偿网络。
  • 电压基准 ：0.8 V 内部基准，精度 ±2%，温度稳定性高。

五、规格参数

• 绝对最大额定值 ：
  • 输入电压 VIN：-0.3 V 至 47 V，PH 引脚：-1 V 至 47 V。
  • 工作结温：-55°C 至 160°C，存储温度：-65°C 至 150°C。
  • ESD 评级：HBM ±2000 V，CDM ±750 V。
• 推荐工作条件 ：
  • 输入电压：3.5 V 至 42 V，结温：-55°C 至 85°C。
• 热信息 ：
  • 结到环境热阻：标准板 56.5°C/W，定制板 61.5°C/W。
  • 结到板热阻：20.8°C/W。
• 电气特性 ：
  • 高侧 MOSFET 导通电阻：12 V 输入时典型 200 mΩ。
  • 开关频率精度：±15%（RT 模式）。
  • 电源良好阈值：输出电压 <92% 或> 109% 时断言。

六、应用与实现

• 设计流程 ：
  • 开关频率选择 ：根据输入 / 输出电压和电感值计算，避免脉冲跳跃和频率折返限制。
  • 输出电感 ：基于纹波电流系数**(K_{IND})**计算，典型值 10 μH，饱和电流 > 1.62 A。
  • 输出电容 ：陶瓷电容≥47 μF，ESR<147 mΩ，满足纹波和瞬态响应要求。
  • 补偿网络 ：Type 2A 补偿，电阻 76.8 kΩ，电容 2700 pF 和 6.8 pF。