TPS652510 4.5V 至 16V 输入、3A/2A/2A 输出、同步三通道降压转换器数据手册

TPS652510 是一款具有 3 个降压转换器的电源管理 IC。两个高侧 并集成了低侧 MOSFET，以提供更高效率的完全同步转换。 这些转换器旨在简化其应用，同时为设计人员提供 根据目标应用程序优化它们的使用。
*附件：tps652510.pdf

转换器可以在 5V、9V、12V 或 15V 系统中工作。输出电压可设定 在外部使用电阻分压器，将值设置为 0.8 V 和输入电源减去 转换器路径上的电阻压降。每个转换器都具有使能引脚，允许延迟 用于排序目的的启动，软启动引脚允许通过选择来调整软启动时间 软启动电容器和电流限制 （RLIM） 引脚，使设计人员能够调整电流 限制，并优化电感的选择。所有转换器均可运行 在“打嗝模式”下：一旦在任何转换器中检测到持续时间超过 10 ms 的过电流， 它们将关闭 10 毫秒，然后再次尝试启动排序。如果重载 已被移除，转换器将加速并正常运行。如果不是这种情况，则 转换器将看到另一个过流事件并再次关闭，重复该循环（打嗝） 直到清除故障。如果过载情况持续时间少于 10 毫秒，则只有相关的 受影响的转换器将关闭并重新启动，并且不会发生全局打嗝模式。

转换器的开关频率由连接到 ROSC 引脚。开关稳压器的设计工作频率范围为 300 kHz 至 2.2 MHz。转换器 在此之间以 180° 相位运行，以最大限度地减少输入滤波器要求。所有转换器都有 峰值电流模式控制，可简化外部频率补偿。

该器件具有内置的斜率补偿斜坡，可防止 峰值电流模式控制。传统的 II 型补偿网络可以稳定系统并 实现快速瞬态响应。此外，与上部并联的可选电容器 反馈分频器的电阻器提供一个额外的零，并使交越频率超过 100 千 赫。

所有转换器均具有自动低功率脉冲 PFM 跳跃模式，该模式可改善 轻负载和待机作期间的效率，同时保证非常低的输出纹波， 在低输出电压下允许的值小于 2%。

该器件集成了过压瞬态保护电路，以最大限度地降低电压 过头。OVP 功能通过实施一个电路来比较 FB 引脚电压到 OVP 阈值，即内部电压基准的 109%。如果 FB 引脚 voltage 大于 OVTP 阈值，高侧 MOSFET 被禁用，从而防止电流 从流向输出并最小化输出过冲。当 FB 电压下降低于 OVP 下限为 107%，允许高侧 MOSFET 打开下一个 clock 周期。

TPS652510 具有一个监控电路，用于监控每个降压转换器的输出和 PGOOD 一旦 Sequencing 完成，pin 被置位。PGOOD 引脚是开漏输出。PGOOD 引脚为 当任何 Buck 转换器被拉至标称输出电压的 85% 以下时，将其拉低。PGOOD 是 当所有转换器输出都超过其标称输出电压的 90% 时上拉。默认的 重置时间为 100 毫秒。PGOOD 的极性为高电平有效。

该器件实施内部热关断，以保护自身，如果结点 温度超过 160°C。 当 结温超过热跳闸阈值。一旦芯片温度降至以下 140°C 时，该器件将重新启动上电序列。热关断滞后为 20°C。

特性

• 宽输入电源电压范围：
  4.5 V 至 16 V
• 0.8V、1% 精度基准
• 连续负载：
  3 A （Buck1）、2 A（Buck2 和 3）
• 最大电流：
  3.5 A（降压 1）、2.5 A（降压 2 和 3）
• 同步运行，300kHz 至
  2.2MHz 开关频率由外部电阻器设置
• 具有内置电流源的
  外部使能引脚，便于排序
• 外部软启动引脚
• 由外部电阻器设置
  的可调逐周期电流限值
• 具有简单补偿
  电路的电流模式控制
• 自动低脉冲跳跃 （PSM） 功率模式，
  允许输出纹波优于 2%
• 支持预偏置输出
• 电源良好监控器和复位发生器
• 小型、热效率高的 40 引脚 6mm ×
  6mm RHA （QFN） 封装
• –40°C 至 125°C 结温范围

参数

一、产品概述

• ‌产品名称‌：TPS652510
• ‌类型‌：4.5V至16V输入，高电流同步降压DC-DC转换器
• ‌特点‌：集成FET，三通道输出，电流模式控制，自动低脉冲跳过模式，支持预偏置输出

二、主要特性

• ‌输入电压范围‌：4.5V至16V
• ‌输出电压范围‌：0.8V至输入电压减去转换器路径上的电阻压降
• ‌输出电流‌：
  • Buck1：最大3.5A
  • Buck2和Buck3：最大2.5A
• ‌开关频率‌：300kHz至2.2MHz可调
• ‌封装‌：40引脚6mm x 6mm QFN封装
• ‌保护功能‌：过流保护、过压保护、热关断、欠压锁定（UVLO）

三、应用领域

• 适用于需要多个降压转换器的系统，如5V、9V、12V或15V系统

四、功能描述

• ‌集成FET‌：高侧和低侧MOSFET均集成，实现全同步转换，提高效率
• ‌电流模式控制‌：简化外部频率补偿，实现快速瞬态响应
• ‌自动低脉冲跳过模式‌：在轻载和待机状态下提高效率，同时保持低输出纹波
• ‌预偏置输出支持‌：允许输出在启动前已存在电压，防止启动时的电流冲击
• ‌电源良好监视器和复位发生器‌：监视每个降压转换器的输出，并在所有转换器输出电压稳定后断言PGOOD信号

五、电气特性

• ‌供电电流‌：
  • 关机状态下：170μA
  • 无负载，强制PWM模式下：18mA
• ‌使能阈值‌：高电平阈值1.55V至1.82V，低电平阈值0.98V至1.24V
• ‌软启动时间‌：通过外部电容设置，推荐不超过5ms
• ‌热关断‌：超过160°C时关断，低于140°C时恢复

六、封装与订购信息

• ‌封装类型‌：40引脚VQFN（RHA）封装
• ‌订购信息‌：提供多种封装选项和数量选择，具体见数据手册中的订购信息部分

七、设计指南

• ‌输出电压设置‌：通过电阻分压器设置，推荐使用1%或更好精度的电阻
• ‌输出电感选择‌：根据输出电流和纹波要求选择合适的电感值
• ‌输出电容选择‌：满足负载瞬态和输出纹波要求，推荐使用陶瓷电容
• ‌输入电容选择‌：每个转换器输入端推荐添加至少10μF的陶瓷电容
• ‌自举电容选择‌：每个转换器的高侧MOSFET自举电容推荐使用47nF的陶瓷电容

八、布局考虑

• ‌输出电压和LX引脚‌：放在顶层，VIN放在内层电源平面
• ‌地平面‌：顶层大面积铺地，并通过过孔与内层地平面连接
• ‌高频信号路径‌：尽量减小环路面积，如输入旁路电容和输出滤波电容的连接
• ‌补偿元件‌：靠近CMPx引脚放置，避免噪声干扰