TPS40120：VRM 10.x 兼容的可编程反馈分压器

在电子工程师的日常工作中，电源设计是一个至关重要的环节。今天我们要探讨的是德州仪器（Texas Instruments）推出的一款6位数字可编程反馈分压器——TPS40120，它在电压调节模块（VRM）和多相处理器电源供应领域有着广泛的应用。

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一、产品概述

TPS40120是一款专为与TPS40090多相控制器或其他具有0.7V内部参考电压的控制器配合使用而设计的6位数字可编程反馈分压器，旨在支持符合VRM 10.x标准的电源供应。它能够支持使用5位（如奔腾4或至强处理器）或6位VID代码、步长为12.5mV的英特尔处理器的离散DC/DC 转换器。

二、产品特性

封装形式

采用14引脚的TSSOP封装，这种封装形式在保证性能的同时，也方便了电路板的布局和焊接。

应用领域

主要应用于电压调节模块VRM/EVRD 10.x以及多相处理器电源供应，能够为处理器提供稳定可靠的电源。

三、电气特性

绝对最大额定值

参数	条件	TPS40120	单位
VIN（输入电压范围）	VID0 - VID5、VOUT	-0.3 to 5.5	V
VOUT（输出电压范围）	FB、NCPU2	-0.3 to 5.5	V
VCC、NCPU1	-0.3 to 7.0	V
TA（工作环境温度范围）	-40 to 85	°C
Tstg（存储温度）	-55 to 150	°C

参数	最小值	标称值	最大值	单位
电源电压VCC	4.3	5.0	5.5	V
I/O电压范围	VID0 - VID5、VOUT	-0.1	-	5.5	V
工作环境温度TA	-40	-	85	°C

电气参数

参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
VCC（电源电压）	5.0	-	-	V
IVCC（电源电流）	所有VID输入为低	-	-	1	mA
RFB（FB和OUT之间的电阻）	7.5	10	14.5	kΩ
分压器精度	-	-0.5%	-	0.5%	-
VID THD（VID输入逻辑高）	0.85	-	-	V
VID THD（VID输入逻辑低）	-	-	0.3	V
IBIAS（BIAS输入泄漏电流）	VBIAS = 0.7V	-	-	100	µA
逻辑低电压	IPULLUP = 1 mA	-	-	0.8	V
逻辑高泄漏电流	-	-	1	µA
无CPU输出电压	IL(SNK) = 0.5 mA, IL(SRC) = 0.5 mA	VVSS + 0.5	-	VCC - 0.5	V

四、引脚功能

引脚名称	引脚编号	I/O类型	描述
BIAS	10	I	为分压器提供控制器的参考电压，以提高容差
FB	9	O	反馈分压器的中点，连接到控制器误差放大器的反相输入端
GND	7	-	信号接地引脚
NCPU1	12	O	表示无CPU状态（VID = x11111），开漏输出
NCPU2	13	O	表示无CPU状态（VID = x11111），TTL逻辑输出
VCC	14	I	设备电源
VID0 - VID5	2 - 6、1	I	电压识别输入，根据施加到这些引脚的VRM 10.x代码设置VREF电压
VOUT	8	I	连接到VR模块的输出或TPS40090控制器的差分放大器输出

五、工作原理

基本工作模式

TPS40120作为一个电阻分压器工作，其上电阻值恒定，下电阻值可变且由代码决定。通过对VID代码的设置，可以实现不同的输出电压。

动态VID功能

现代处理器通常会根据工作负载和时钟频率调整其核心电压，通过向电源发送电压识别（VID）代码来实现。TPS40120的VID输入具有内部抗偏斜电路，滤波时间约为500ns，能够确保从一个VID代码到另一个VID代码的安全过渡，避免电源产生错误的输出电压。在核心电压的上升和下降过渡过程中，以12.5mV / 5µs的变化率，可以实现平滑的电压调节。

VID代码真值表

处理器引脚（0 = 低，1 = 高）	VREF（V）
VID4 - VID0、VID5	具体电压值（见文档详细表格）

六、应用信息

典型应用电路

TPS40120与TPS40090组合的典型应用电路通常将TPS40120的电源连接到TPS40090多相控制器的BP5引脚，这样可以简化其启用/禁用控制。可编程分压器的上电阻（引脚8）连接到差分放大器DIFFO的输出，分压器的中心抽头（引脚9）连接到多相控制器的FB引脚和误差放大器补偿网络的连接点。此外，TPS40120有两个逻辑NCPUx输出，可用于在无CPU代码被断言时控制多相电源的输出和栅极驱动器。NCPU1输出为开漏输出，可用于放电软启动电容并降低输出电压；推挽式NCPU2输出可用于控制栅极驱动器，在关闭状态下提供电源输出的高阻抗。

四相105 - A CPU VRM10.x兼容电源应用电路

详细的应用电路可参考文档中的图3。若需要了解TPS40090多相控制器的详细信息和设计示例，可查阅TPS4009x数据手册（SLUS578）和用户指南（SLUU026）。

七、封装信息

封装选项

可订购设备	状态	封装类型	封装图纸	引脚数	封装数量	环保计划	引脚镀层/球材料	MSL峰值温度	工作温度（°C）	器件标记	样品
TPS40120PW	AC TIVE	TSSOP	PW	14	90	RoHS & Green	NIPDAU	Level - 1 - 260C - UNLIM	-40 to 85	40120	Samples
TPS40120PWR	ACTIVE	TSSOP	PW	14	2000	RoHS & Green	NIPDAU	Level - 1 - 260C - UNLIM	-40 to 85	40120	Samples