TPS65257 4.5v 至 16v 输入，3A/2A/2A 输出带 USB 开关的同步三路降压转换器数据手册

TPS65257 是一款具有 3 个降压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。

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 &145;打嗝模式'：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。
*附件：tps65257.pdf

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。

所有转换器均具有峰值电流模式控制，可简化外部频率 补偿。该设备具有内置的斜率补偿斜坡。斜率补偿可以防止 峰值电流模式控制中的次谐波振荡。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，可选的电容器 与反馈分压器的上部电阻器并联，提供另一个零，并使 分频频率超过 100 kHz。

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。

TPS65257 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，被拉低。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。

按钮作设计为允许在 应用输入电源或提供集成的 ON/OFF 系统管理，而无需 额外的外部组件。设备的行为将取决于 INT 引脚的状态 。

USB 开关根据下游 USB 设备的需求提供高达 1A 的电流。什么时候 输出负载超过限流阈值或存在短路时，PMU 将 通过切换到恒流模式并拉过 current logic output 低电平。当连续严重过载和短路时，功率增加 在开关中耗散，导致结温升高，热警告保护 电路关闭 USB 开关并允许降压转换器继续运行。

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，器件重新启动上电序列。热关断滞后为 20°C。

特性

• 宽输入电源电压范围：
  4.5 V - 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
• 具有过流和热保护功能的 1A USB 电源开关
• 按钮（用于 PB_IN 的 10kV ESD 额定引脚）控制，用于智能
  系统开机/关机作
• 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‌：TPS65257
• ‌类型‌：4.5V至16V输入，高电流同步降压（Buck）DC-DC转换器，集成FET、USB开关和按钮控制
• ‌特点‌：三通道DC-DC转换器，集成高侧和低侧MOSFET，提供同步整流以提高效率，支持智能系统电源开/关操作

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（通过外部电阻设置）
• ‌封装‌：40引脚6mm x 6mm RHA(QFN)封装
• ‌工作温度范围‌：-40°C至125°C
• ‌按钮控制‌：10kV ESD等级的PB_IN引脚，支持智能系统电源开/关操作

三、应用领域

• 多电压系统（5V、9V、12V、15V）的电源管理
• 需要高效率、高电流输出和智能电源管理的应用

四、功能描述

• ‌电流模式控制‌：简化外部频率补偿
• ‌ 自动低脉冲跳跃模式（PSM） ‌：轻载和待机时提高效率，同时保证低输出纹波
• ‌强制PWM模式‌：可选的强制PWM模式以满足特定应用需求
• ‌预偏置输出支持‌：允许在预偏置输出条件下安全启动
• ‌电源良好监控和复位生成器‌：监控每个Buck的输出，并在所有转换器稳定后生成复位信号
• ‌USB开关‌：提供高达1A的电流，具有过流和热保护功能
• ‌按钮控制‌：支持通过按钮进行系统电源的开/关操作

五、电气特性

• ‌电压参考‌：0.8V，1%精度
• ‌静态电流‌：关机状态下低至170μA，强制PWM模式下为18mA
• ‌使能阈值‌：高电平有效，EN引脚阈值电压约为V3P3的66%
• ‌软启动‌：通过外部电容设置软启动时间
• ‌过流保护‌：逐周期电流限制，防止过流损害
• ‌按钮去抖动时间‌：20ms（按下）和1024ms（释放）

六、封装与订购信息

• ‌封装类型‌：40引脚RHA(QFN)封装
• ‌订购信息‌：提供Reel of 2500和Reel of 250的包装选项

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
• ‌输入电容选择‌：每个转换器至少需要一个10μF的陶瓷电容进行输入解耦
• ‌自举电容‌：每个Buck转换器需要一个47nF的陶瓷电容连接在BST和LX引脚之间
• ‌软启动电容‌：根据所需的软启动时间选择合适的电容值

八、保护特性

• ‌ 过压瞬态保护（OVP） ‌：防止输出电压过冲
• ‌热关断‌：超过160°C时自动关断，保护芯片免受过热损害
• ‌USB过流保护‌：限制输出电流至安全水平，防止过流损害

九、布局推荐

• ‌功率路径‌：尽量缩短VIN到LX、LX到GND的路径，减小环路面积
• ‌反馈路径‌：FB引脚到输出端的反馈路径应尽量短，并避免干扰
• ‌热管理‌：暴露的热焊盘必须焊接到PCB上，并通过过孔与地平面连接，以增强散热
• ‌模拟与数字分离‌：将模拟信号和数字信号分开布局，避免相互干扰