TPS51383 [TI]
4.5V 至 24V 输入、8A 同步降压转换器;
| 型号： | TPS51383 |
| 厂家： | 
TEXAS INSTRUMENTS |
| 描述： | 4.5V 至 24V 输入、8A 同步降压转换器 转换器 |
| 文件： | 总24页 (文件大小：1939K) |
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TPS51383, TPS51384
ZHCSMC6 –SEPTEMBER 2022
TPS51383 和TPS51384 具有100mA LDO PSM/OOA 模式的4.5V 至24V 输入、8A
同步降压转换器
1 特性
3 说明
• 4.5V 至24V 输入电压范围
TPS51383 和 TPS51384 是具有自适应导通时间 D-
CAP3 控制模式的单片 8A 同步降压转换器。该器件集
成了低 RDS(on) 功率 MOSFET，因此简单易用且高
效，具有极少的外部元件，适用于空间受限的电源系
统。其特性包括精确的基准电压、快速负载瞬态响应、
用于提高轻负载效率的自动跳跃模式运行、开关频率大
于 25kHz 的 OOA 轻负载运行、具有良好线路和负载
调节的D-CAP3 控制模式，并且无需外部补偿。
• 3.36V 输出电压(TPS51383)
• 具有切换功能的3.3V、100mA LDO (TPS51383)
• 1.82V 输出电压(TPS51384)
• 具有切换功能的1.8V、100mA LDO (TPS51384)
• 集成式22mΩ和11mΩMOSFET
• 支持8A 持续IOUT
• 80µA 低静态电流
• 在25°C 下，具有±1% 的基准电压精度
• 在-40°C 至125°C 范围内，具有±1.5% 的基准电
压精度
• D-CAP3™ 控制模式，用于快速瞬态响应
• 支持POSCAP 和所有MLCC 输出电容器
• 输出放电功能
• 在轻负载下可选择PSM 和OOA 模式
• 电源正常状态指示器，可监测输出电压
• 锁存输出OV 和UV 保护
TPS51383 提供固定的 3.36V 8AMAX 输出和 3.3V、
100mAMAX LDO 输出，并具有切换功能。TPS51384
提供固定的 1.82V 8AMAX 输出和 1.8V、100mAMAX
LDO，并具有切换功能。TPS51383 和 TPS51384 均
可提供超低的静态电流，从而在系统待机模式下延长电
池使用时间。
TPS5138x 采用热增强型 12 引脚 QFN 封装，并且额
定结温范围为-40°C 至125°C。
• 非锁存UVLO 和OT 保护
• 逐周期过流保护
• 内置输出放电功能
• 小型2.00mm × 3.00mm HotRod™ QFN 封装
封装信息
封装(1)
封装尺寸（标称值）
器件型号
TPS51383
TPS51384
RJN（VQFN-HR，
12）
2.00mm x 3.00mm
2 应用
(1) 如需了解所有可用封装，请参阅数据表末尾的可订购产品附
录。
• 笔记本电脑和台式机
• 超极本、平板电脑
• 电视和STB、负载点(POL)
• 分布式电源系统
器件信息
LDO 输出
3.3V
器件型号
TPS51383
TPS51384
固定输出
3.36 V
1.82V
1.8V
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
TPS51383 Vin=12 V
TPS51384 Vin=12 V
TPS51383 Vin=19.5 V
TPS51384 Vin=19.5 V
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Output Current (A)
TPS51383 效率曲线
TPS51383 典型应用
本文档旨在为方便起见，提供有关TI 产品中文版本的信息，以确认产品的概要。有关适用的官方英文版本的最新信息，请访问
www.ti.com，其内容始终优先。TI 不保证翻译的准确性和有效性。在实际设计之前，请务必参考最新版本的英文版本。
English Data Sheet: SLUSEE8
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内容
1 特性................................................................................... 1
2 应用................................................................................... 1
3 说明................................................................................... 1
4 修订历史记录.....................................................................2
5 引脚配置和功能................................................................. 3
6 规格................................................................................... 4
6.1 绝对最大额定值...........................................................4
6.2 ESD 等级.................................................................... 4
6.3 建议运行条件.............................................................. 4
6.4 热性能信息..................................................................4
6.5 电气特性......................................................................5
6.6 典型特性......................................................................7
7 详细说明.......................................................................... 10
7.1 概述...........................................................................10
7.2 功能方框图................................................................10
7.3 特性说明....................................................................10
7.4 器件功能模式............................................................ 12
8 应用和实现.......................................................................13
8.1 应用信息....................................................................13
8.2 典型应用....................................................................13
8.3 电源相关建议............................................................ 16
8.4 布局...........................................................................17
9 器件和文档支持............................................................... 18
9.1 器件支持....................................................................18
9.2 接收文档更新通知..................................................... 18
9.3 支持资源....................................................................18
9.4 商标...........................................................................18
9.5 Electrostatic Discharge Caution................................18
9.6 术语表....................................................................... 18
10 机械、封装和可订购信息...............................................19
4 修订历史记录
日期
修订版本
说明
*
2022 年9 月
初始发行版
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5 引脚配置和功能
图5-1. RJN 封装12 引脚VQFN-HR 顶视图
表5-1. 引脚功能
引脚
I/O
说明
名称
编号
VIN
1
P
控制电路的输入电压电源引脚。在VIN 和PGND 之间连接输入去耦电容器。
内部功率FET 的电源接地端子。
PGND
PG
2
3
G
开漏电源正常指示器。如果输出电压超出PG 阈值、过压或器件处于热关断、EN 关断或软启动期
间，则该引脚为低电平有效。
O
FB
4
5
I
I
FB 引脚可用于前馈补偿，以改善负载瞬态性能。
VOUT
降压转换器的输出电压检测引脚。将此引脚连接到最靠近负载的输出电容器的正极端子。
100mA LDO 输出引脚，即使在EN 为低电平（但Vin >UVLO）时也可为外部器件供电。使用最
小4.7uF、10V X7R 电容器去耦。
LDO
6
O
SW
7
8
O
I
开关节点端子。将输出电感器连接到该引脚。
VBST
高侧MOSFET 栅极驱动器的电源输入。在VBST 和SW 之间连接自举电容器。
5V 内部VCC LDO 输出。该引脚为内部电路和栅极驱动器提供电压。使用1µF 电容器对该引脚
旁路。
VCC
AGND
EN
9
O
G
I
10
11
内部模拟电路的地。在靠近AGND 的单点处将AGND 连接到PGND。
降压转换器的使能引脚。EN 引脚为数字输入引脚，上拉可启用转换器，下拉可禁用转换器。如果
EN 引脚悬空，则内部下拉。
模式选择引脚。将MODE 引脚连接到VCC，或将电压拉至高于0.8V 以实现OOA 模式运行，将
MODE 连接到AGND 或悬空以实现节能模式。如果MODE 引脚悬空，则内部下拉。
MODE
12
I
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6 规格
6.1 绝对最大额定值
在工作结温范围内测得（除非另有说明）(1)
最小值
–0.3
-0.3
–0.3
–0.3
-4
最大值
28
单位
V
VIN
输入电压
VBST
34
V
输入电压
输入电压
输入电压
VBST - SW
6
V
6
28
28
6
V
V
EN、FB、MODE、VOUT
SW（10ns 瞬态值）
SW
输出电压
输出电压
输出电压
输出电压
电压
-1.0
–0.3
0
V
V
PG、LDO
VCC
6
V
0.3
150
150
V
PGND、AGND
工作结温
–0.3
-40
TJ
°C
°C
Tstg
-55
存储温度
(1) 超出绝对最大额定值运行可能会对器件造成永久损坏。绝对最大额定值并不表示器件在这些条件下或在建议运行条件以外的任何其他条
件下能够正常运行。如果超出建议运行条件但在绝对最大额定值范围内使用，器件可能不会完全正常运行，这可能影响器件的可靠性、
功能和性能并缩短器件寿命。
6.2 ESD 等级
值
单位
人体放电模型(HBM)，符合ANSI/ESDA/JEDEC
±2000
JS-001(1)
V(ESD)
V
静电放电
充电器件模型(CDM)，符合ANSI/ESDA/JEDEC JS-002
±500
标准(2)
(1) JEDEC 文件JEP155 指出：500V HBM 可实现在标准ESD 控制流程下安全生产。
(2) JEDEC 文件JEP157 指出：250V CDM 可实现在标准ESD 控制流程下安全生产。
6.3 建议运行条件
在工作结温范围内测得（除非另有说明）
最小值
4.5
标称值
最大值
24
单位
V
VIN
输入电压范围
输入电压范围
输入电压范围
输入电压范围
输出电压范围
输出电压范围
输出电流范围
LDO 输出电流
TJ
VBST
-0.1
29.5
V
5.5
5.5
24
V
V
VBST –SW
EN、FB、MODE、VOUT
SW
–0.1
–0.3
-1.0
V
5.5
8
V
PG、VCC、LDO
IOUT
–0.1
A
100
125
mA
°C
LDO (VVIN ≥5.2V)
-40
6.4 热性能信息
器件
热指标(1)
RJNR（QFN，JEDEC）
RJNR（QFN，TI EVM）
单位
12 引脚
72.7
50.1
18.7
1.8
12 引脚
37.2
RθJA
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
结至环境热阻
RθJC(top)
RθJB
结至外壳（顶部）热阻
结至电路板热阻
不适用(2)
不适用(2)
3.7
ψJT
结至顶部特征参数
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6.4 热性能信息(continued)
器件
热指标(1)
RJNR（QFN，JEDEC）
RJNR（QFN，TI EVM）
单位
12 引脚
12 引脚
18.4
18.5
°C/W
ψJB
结至电路板特征参数
(1) 有关新旧热指标的更多信息，请参阅半导体和IC 封装热指标应用报告。
(2) 热仿真设置不适用于TI EVM 布局。
6.5 电气特性
MODE 连接至AGND，VEN = 3.3V；TJ = –40°C 至+125°C，典型值为TJ = 25°C 和VVIN = 12V（除非另有说明）
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
输入电源(VIN)
VIN
VIN
4.5
24
V
输入电压范围
IVIN
80
55
µA
µA
VIN 电源电流（静态）
VIN 关断电流
VVIN = 12V，无负载，VEN = 3.3V，非开关
VVIN = 12V，无负载，VEN = 0V，PG 断开
IINSDN
UVLO
VVCC UVLO_R
VVCC UVLO_F
VVCC UVLO_H
4.2
3.85
450
4.42
650
1.5
V
V
V
V
V
CC 欠压锁定
CC 欠压锁定
CC 欠压锁定
V
VCC 上升
VCC 下降
3.65
1.0
V
mV
迟滞VCC 电压
使能(EN)，模式
VEN_R
1.31
1.13
180
2.3
V
V
EN 阈值高电平
V
EN 上升
EN 下降
VEN_F
EN 阈值低电平
V
VEN_H
mV
uA
V
EN 阈值低电平
迟滞
IEN
VEN = 0.8V
1.3
0.4
EN 下拉电流
VIL;MODE
VIH;MODE
IMODE
MODE 引脚上的低电平输入电压
MODE 引脚上的高电平输入电压
MODE 下拉电流
0.8
3.5
V
VMODE = 0.8V
1.3
2.3
5
uA
VCC
VVCC
4.85
5.15
V
VCC 输出电压
VVIN > 5.2V，IVCC ≤1mA
输出电压(VOUT)
TJ=25°C
1.802
1.788
3.326
3.30
1.82
1.82
3.36
3.36
1.838
1.852
3.394
3.42
V
V
V
V
VOUT 电压(TPS51384)
VOUT 电压(TPS51384)
VOUT 电压(TPS51383)
VOUT 电压(TPS51383)
VVOUT
-40°C ≤TJ ≤125°C
TJ=25°C
VVOUT
-40°C ≤TJ ≤125°C
占空比和频率控制
fSW
480
600
65
720
75
kHz
ns
CCM 运行
TJ = 25°C
开关频率
tON(min)
tOFF(min)
tOOA
最小ON 脉冲宽度
最小OFF 脉冲宽度
OOA 运行期间
TJ = 25°C
190
50
ns
VMODE = VVCC
30
1
μs
软启动
tSS
0.55
1.35
ms
内部固定软启动
电源开关(SW)
RDSON(HS)
TJ = 25°C
TJ = 25°C
22
11
高侧MOSFET 导通电阻
低侧MOSFET 导通电阻
mΩ
mΩ
RDSON(LS)
升压电路
电流限制
IOCL
9.5
11
12.5
A
A
LS FET 上的谷值电流限制
LS FET 上的灌电流限制
低侧谷值电流限值
低侧负电流限值
INOCL
3.9
输出欠压和过压保护
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6.5 电气特性(continued)
MODE 连接至AGND，VEN = 3.3V；TJ = –40°C 至+125°C，典型值为TJ = 25°C 和VVIN = 12V（除非另有说明）
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
VOVP
117
120
123
%
OVP 跳变阈值
tOVPDLY
tOVPDLY
VUVP
20
256
60
OVP 传播抗尖峰脉冲
OVP 闭锁传播抗尖峰脉冲
UVP 跳变阈值
μs
μs
%
55
65
tUVPDLY
电源正常(PG)
tPGDLY
tPGDLY
tPGDLY
VPGTH
VPGTH
VPGTH
VPGTH
IPGMAX
IPGLK
256
UVP 传播抗尖峰脉冲
μs
500
20
PG 启动延迟
PG 从低电平到高电平
μs
μs
μs
%
VFB 上升时的PG 延迟时间（故障）
VFB 下降时的PG 延迟时间（故障）
VFB 下降时的PG 阈值（故障）
VFB 上升时的PG 阈值（正常）
VFB 上升时的PG 阈值（故障）
VFB 下降时的PG 阈值（正常）
PG 从高电平到低电平
PG 从高电平到低电平
28
79
86
85
89
94
VFB 下降（故障），VFB 的百分比
VFB 上升（正常），VFB 的百分比
VFB 上升（故障），VFB 的百分比
VFB 下降（正常），VFB 的百分比
90
%
116
109
120
115
50
124
119
%
%
VPG = 0.5V
VPG = 5.5V
mA
μA
PG 灌电流
PG 漏电流
1
输出放电
RDIS
TJ = 25°C，VEN = 0V
160
放电电阻
Ω
切换LDO 输出(LDO)
VLDO
3.24
1.767
-0.5
3.3
1.8
3.36
1.832
0.5
V
V
LDO 输出电压(TPS51383)
LDO 输出电压(TPS51384)
LDO 负载调整率
VEN = 0V，VIN ≥4.5V
VLDO
VEN = 0V，VIN ≥4.5V
VLOADREG
ILDO
%
VEN = 0V，ILDO = 80mA，VIN ≥5.2V
VEN = 0V，VIN ≥5.2V
100
170
0.8
240
mA
LDO 电流限制
V
VIN ≥5.2V，VEN = 3.3V，VOUT = 3.3V，
RLDOSW
RLDOSW
RLDOSW
RLDOSW
2.1
1
VOUT 切换FET 导通电阻(TPS51383)
VOUT 切换FET 导通电阻(TPS51384)
VOUT 切换FET 导通电阻(TPS51383)
VOUT 切换FET 导通电阻(TPS51384)
Ω
Ω
Ω
Ω
ILDO = 50mA
V
VIN ≥5.2V，VEN = 3.3V，VOUT = 1.8V，
0.5
1.7
0.6
ILDO = 50mA
VVIN = 4.5V，VEN = 3.3V，VOUT = 3.3V，
ILDO = 50mA
2.65
1.3
VVIN = 4.5V，VEN = 3.3V，VOUT = 1.8V，
ILDO = 50mA
VBYPON
VEN = 3.3V
VEN = 3.3V
98
96
%
%
VOUT 切换导通电压
VOUT 切换关断电压
VBYPOFF
热关断
TJ(SD)
165
20
°C
°C
热关断阈值
热关断迟滞(1)
TJ(HYS)
(1) 提供的这些参数仅供参考，不构成TI 已发布的器件规格的一部分用于TI 产品保修。
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6.6 典型特性
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Vin = 4.5 V
Vin = 9.0 V
Vin = 12.0 V
Vin = 19.5 V
Vin = 4.5 V
Vin = 9.0 V
Vin = 12.0 V
Vin = 19.5 V
0
0.0001
0.001
0.01
0.1 0.2 0.5
1
2 3 5 78
0.0001
0.001
0.01
0.1 0.2 0.5
1
2 3 5 78
Output Current (A)
Output Current (A)
图6-1. TPS51383 PSM 效率
图6-2. TPS51383 OOA 效率
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Vin = 4.5 V
Vin = 9.0 V
Vin = 12.0 V
0.0001
0.001
0.01
0.1 0.2 0.5
1
2 3 5 78
Output Current (A)
图6-3. TPS51384 PSM 效率
图6-4. TPS51384 OOA 效率
100.6%
100.4%
100.2%
100%
100.6%
100.4%
100.2%
100%
99.8%
99.6%
99.8%
99.6%
99.4%
PSM
OOA
PSM
OOA
99.4%
0.001
0.010.02 0.05 0.1 0.2 0.5
Output Current (A)
1
2
3 45 7 10
0.001
0.010.02 0.05 0.1 0.2 0.5
Output Current (A)
1
2
3 45 7 10
图6-5. TPS51383 负载调整率
图6-6. TPS51384 负载调整率
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6.6 典型特性(continued)
1000
500
1000
500
200
100
50
200
100
50
20
10
5
20
10
5
2
1
2
1
0.5
0.5
PSM
OOA
PSM
OOA
0.2
0.1
0.2
0.1
0.0001
0.001
0.01
0.1 0.2 0.5 1 2 3 5 710
0.0001
0.001
0.01
0.1 0.2 0.5 1 2 3 5 710
Output Current (A)
Output Current (A)
图6-7. TPS51383 Fsw 与Iout 间的关系
图6-8. TPS51384 Fsw 与Iout 间的关系
3.36
3.359
3.358
3.357
3.356
3.355
3.354
3.353
3.352
3.351
3.35
85
82.5
80
77.5
75
-50 -30 -10 10
30
50
70
90 110 130 150
Tj - Junction Temperature (C)
-50
-30
-10
10
30
50
70
90
110
130
150
Tj - Junction Temperature (C)
图6-9. 静态电流与温度间的关系
图6-10. 输出电压与温度间的关系
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1
-50 -30 -10 10
30
50
70
90 110 130 150
Tj - Junction Temperature (C)
图6-11. 使能开启电压与温度间的关系
图6-12. 使能关闭电压与温度间的关系
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6.6 典型特性(continued)
40
35
30
25
20
15
10
-50 -30 -10 10
30
50
70
90 110 130 150
Tj - Junction Temperature (C)
图6-13. 高侧RDS(on) 与温度间的关系
图6-14. 低侧RDS(on) 与温度间的关系
12.5
12
1.6
1.4
1.2
1
11.5
11
10.5
0.8
0.6
10
-50 -30 -10 10
30
50
70
90 110 130 150
-50 -30 -10 10
30
50
70
90 110 130 150
Tj - Junction Temperature (C)
Tj - Junction Temperature (C)
图6-15. 谷值电流限值与温度间的关系
图6-16. 软启动时间与温度间的关系
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7 详细说明
7.1 概述
TPS51383 和 TPS51384 是同步降压转换器，可在 4.5V 至 24V 输入电压 (VIN) 下运行。TPS51383 具有固定的
3.36V 输出，而TPS51384 具有固定的1.82V 输出。这两款器件都集成了 22mΩ和11mΩ集成式MOSFET，可
实现高达 8A 输出电流的高效率。D-CAP3 控制模式无需外部补偿元件和精确的反馈电压，即可提供快速瞬态响
应。D-CAP3 控制模式拓扑还提供较高负载条件下的CCM 运行模式与较轻负载条件下的DCM 运行模式之间的无
缝切换。DCM 使 TPS51383 和 TPS51384 能够在轻负载时保持高效率，而 Out of Audio (OOA) 功能可保持最低
25kHz 的开关频率，该频率高于可闻范围 (20Hz–20kHz)。借助 D-CAP3 控制模式，可以使用诸如 POSCAP 或
SP-CAP 等低等效串联电阻(ESR) 输出电容器，以及超低ESR 陶瓷电容器。
TPS51383 和 TPS51384 具有 5V 内部 VCC LDO，可为所有内部电路产生偏置。欠压锁定 (UVLO) 电路监测
VCC 引脚电压，用于保护内部电路免受低输入电压的影响。这两款器件在 EN 引脚上都有一个内部下拉电流源，
需要使用外部上拉电路来启用降压转换器。这两款器件都具有MODE 引脚动态变化功能，此功能允许器件通过将
MODE 引脚切换为高电平或低电平，在 OOA 模式与 PSM 模式之间动态改变状态。TPS51383 和 TPS51384 具
有固定的600kHz 开关频率和固定的1ms 软启动。
TPS51383 具有 3.36V 固定输出和一个内置 3.3V、100mA LDO。TPS51384 具有 1.82V 固定输出和一个内置
1.8V、100mA LDO。LDO 旨在为需要恒定功率的外部电路供电，即使在开关稳压器关闭（Vin > UVLO，EN = 低
电平）时也供电。当降压转换器就绪时，PGood 拉至高电平，降压输出取代LDO 输出。
7.2 功能方框图
7.3 特性说明
7.3.1 PWM 运行和D-CAP3™ 控制模式
TPS51383 和 TPS51384 使用自适应导通时间 PWM 控制及专有 D-CAP3 控制模式运行，该模式可实现较少的外
部元件数量以及快速负载瞬态响应，同时保持良好的输出电压精度。在每个开关周期开始时，高侧MOSFET 都会
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在内部一次性计时器设置的导通时间内导通。该导通时间是根据转换器输入电压、输出电压和伪固定频率设置
的，因此，这种类型的控制拓扑称为自适应导通时间控制。在反馈电压 (VFB) 降至低于内部基准电压 (VREF) 后，
一次性计时器复位并再次开启。将生成一个内部斜坡，该斜坡被馈送到FB 引脚以模拟输出电压纹波。此操作支持
使用 ESR 非常低的输出电容器，例如多层陶瓷电容器 (MLCC)。D-CAP3 控制模式拓扑不需要外部电流检测网络
或环路补偿。
TPS51383 和 TPS51384 包含一个误差放大器，可使输出电压变得非常准确。对于任何内部补偿的控制拓扑，它
可以支持一系列输出滤波器。使用的输出滤波器是低通L-C 电路。此L-C 滤波器具有双极，如以下公式所示。
1
¦
=
P
2´ p´ LOUT ´ COUT
(1)
在低频率下，整体环路增益是由输出设定点电阻分压器网络和内部增益设定的。低频 L-C 双极的相位为 180 度。
在输出滤波器频率下，增益以每十倍频程 –40dB 的速率滚降，且相位快速下降。内部纹波生成网络引入了高频
零点，可将增益滚降从每十倍频 –40dB 降低到 –20dB，并将相位增加到零点频率之上每十倍频程 90°。内部纹
波注入高频零点经过优化，可提供快速瞬态响应性能，此外，还考虑使用典型的外部 L-C 滤波器满足稳定性要
求。为输出滤波器选择的电感器和电容器必须确保双极位置足够靠近高频零点，以便由该高频零点提供的相位提
升可提供足够的相位裕度来满足稳定性要求。整个系统的交叉频率通常必须低于开关频率(FSW) 的五分之一。
7.3.2 VCC LDO
VCC 引脚是内部 5.0V 线性稳压器的输出，为所有内部电路和 MOSFET 栅极驱动器产生偏置。必须使用最小
1µF、额定电压为 10V 的 X5R 电容器对 VCC 引脚旁路。UVLO 电路监测 VCC 引脚电压，并在 VCC 降至低于
UVLO 阈值时禁用输出。
7.3.3 软启动
TPS51383 和 TPS51384 具有固定的内部 1ms 软启动功能。EN 引脚变为高电平时，内部软启动功能开始逐步升
高PWM 比较器的基准电压。
如果输出电容器在启动时预偏置，器件将开始切换，只有在内部基准电压大于反馈电压 VFB 时才会开始逐步升
高。此方案可确保转换器顺畅上升至调节点。
7.3.4 使能控制
EN 引脚控制器件的导通和关断。当EN 引脚电压高于大约 1.31V 的导通阈值时，器件开始开关；当EN 引脚电压
降至低于大约1.13V 的关断阈值时，器件停止开关。
7.3.5 电源正常
电源正常 (PGOOD) 引脚为开漏输出。当 FB 引脚电压介于内部基准电压 (VREF) 的 90% 和 115% 之间后，
PGOOD 变为无效，并在 500μs 的抗尖峰脉冲时间后悬空。TI 建议使用 100kΩ 的上拉电阻器将其上拉至
VCC。当 FB 引脚电压低于 VUVP 或高于 VOVP 阈值时，或者在热关断或软启动期间，PGOOD 引脚下拉至低电
平。
7.3.6 过流保护和欠压保护
使用逐周期谷值检测控制电路来实现输出过流限制 (OCL)。在关断状态期间会监测开关电流，方法是测量低侧
FET 漏源极电压。此电压与开关电流成正比。在高侧 FET 开关的导通时间内，开关电流以线性速率增加，此速率
由输入电压、输出电压、导通时间和输出电感值决定。在低侧 FET 开关的导通阶段，此电流以线性方式下降。开
关电流的平均值是负载电流 IOUT。如果测得的低侧 FET 的漏源电压高于与电流限制成正比的电压，则低侧 FET
将保持导通状态，直到电流电平变为低于OCL 电平，这会降低可用的输出电流。当电流受到限制时，输出电压往
往会下降，因为负载需求高于转换器可以支持的水平。当输出电压降至低于目标电压的 60% 时，UVP 比较器会
检测到该电压，并在等待 256us 后关断器件。在这种类型的谷值检测控制中，负载电流比 OCL 阈值高出一半的
峰峰值电感器纹波电流。这种保护是一种锁存功能，可通过EN 变为低电平或VIN 下电上电来复位故障锁存。
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7.3.7 具有切换功能的100mA LDO
TPS51383 包括一个 3.3V、100mA 待机线性稳压器。TPS51384 包含一个 1.8V、100mA 待机线性稳压器。
100mA LDO 主要用作笔记本电脑系统在待机模式下的辅助电源。当降压转换器输出电压变为高于 VOUT 的 98%
且 PGOOD 处于高电平时，内部 MOSFET 将内部 LDO 切换至 VOUT。此操作有助于减少 LDO 的功率损耗。必
须使用额定电压为 10V 的 X5R 或更好的陶瓷电容器对 LDO 引脚进行旁路，其电容最小为 4.7uF，并尽可能靠近
LDO 引脚放置。
7.3.8 UVLO 保护
欠压锁定 (UVLO) 监测内部 VCC 稳压器电压。如果 VCC 电压低于 UVLO 阈值电压，器件会关断。这是非闩锁保
护。
7.3.9 过压保护
TPS51383 和 TPS51384 通过监测反馈电压 (VFB) 来检测过压和欠压情况。当反馈电压变得高于目标电压的
120% 时，OVP 比较器输出变为高电平，并在等待 20us 后对输出放电。当 OV 故障比较器跳变 256us 后，该器
件将闭锁。过压条件消失后，输出保持锁存状态，直到EN 切换至低电平然后变为高电平，或VIN 下电上电。
7.3.10 输出电压放电
TPS51383 和 TPS51384 具有一个 160 欧姆的放电开关，可在发生如输出过压、输出欠压、TSD、或 VCC 电压
低于UVLO 且EN 引脚电压(VEN) 低于导通阈值等此类故障时，通过Vout 引脚对输出VOUT 放电。
7.3.11 热关断
此器件监测内部内核温度。如果此温度超过热关断阈值（TSDN 通常为 165°C），器件将关断。此保护是非闩锁保
护。当温度低于热关断阈值和20°C 迟滞时，该器件重新开始切换。
7.4 器件功能模式
7.4.1 MODE 引脚
TPS51383 和 TPS51384 有一个 MODE 引脚，可用于通过将其上拉至高电平 (> 0.8V) 或下拉至低电平 (< 0.4V)
来切换器件的模式。当将MODE 引脚上拉至高电平时，它使转换器能够在 Out-of-Audio™ (OOA) 模式下运行。当
MODE 引脚下拉到低电平或悬空时，转换器进入省电模式 (PSM)。即使转换器处于运行状态，也可以动态切换
MODE 引脚。
7.4.2 Out-Of-Audio™ 模式
Out-of-Audio (OOA) 模式是一种独特的控制特性，在轻负载条件下，常规的断续传导模式会导致开关频率降至可
闻范围 (20Hz–20kHz)，而这一特性可在轻负载条件下保持 25kHz 的最小开关频率，从而防止开关频率成为可闻
频率。
7.4.3 节电模式(PSM)
TPS51383 和TPS51384 可通过将MODE 引脚悬空或将MODE 引脚拉至低电平(< 0.4V) 而置于省电模式。
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8 应用和实现
备注
以下应用部分中的信息不属于TI 器件规格的范围，TI 不担保其准确性和完整性。TI 的客 户应负责确定
器件是否适用于其应用。客户应验证并测试其设计，以确保系统功能。
8.1 应用信息
原理图显示了 TPS51383 的典型应用。此设计可将 4.5V 至 24V 的输入电压范围降压转换为 3.36V，最大输出电
流为8A。
8.2 典型应用
U1
VIN
1
8
7
BST
SW
C1
0.1µF
VIN
VBST
SW
L1
C3
C4
C5
C6
Vout
C10
22uF
10uF
10uF
10uF
0.1µF
1.5uH
C7
C8
C9
EN
PG
11
3
EN
PG
22uF
22uF
22uF
22pF
R3
GND
100k
4
5
6
FB
C12
FB
VOUT
LDO
GND
VCC
9
VCC
LDO
C14
4.7uF
C13
1uF
MODE 12
MODE
10
2
AGND
PGND
TPS51383
GND
GND
图8-1. 应用原理图
8.2.1 设计要求
表8-1. 设计参数
条件
参数
最小值
典型值
最大值
单位
VOUT
IOUT
3.36
V
A
V
输出电压
输出电流
8
VIN
4.5
19
24
输入电压
VOUT(ripple)
FSW
24
600
PSM
25
mV(P-P)
kHz
输出电压纹波
开关频率
MODE 引脚悬空
工作模式
TA
°C
环境温度
8.2.2 详细设计过程
8.2.2.1 外部组件选择
8.2.2.1.1 电感器选择
电感纹波电流通过输出电容器进行滤波。较高的电感器纹波电流意味着输出电容器的纹波电流额定值必须高于电
感器纹波电流。请参阅表8-2，了解建议的电感器值。
通过电感器的 RMS 电流和峰值电流可使用方程式 2 和方程式 3 进行计算。确保电感器的额定值能够处理这些电
流。
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æ
2 ö
÷
÷
÷
ø
æ
ç
ö
÷
VOUT × V
- VOUT
(
× LOUT × FSW
IN(max)
)
1
IN(max)
ç 2
IL(rms)=
I
+
×
OUT
ç
ç
è
ç
è
÷
ø
12
V
(2)
(3)
IOUT(ripple)
I
= IOUT
+
L(peak)
2
在瞬态、短路条件下，电感器电流可能会增至器件的电流限值，因此，请选择饱和电流高于电流限制条件下的峰
值电流的电感器。
8.2.2.1.2 输出电容器选择
选择电感器后，必须优化输出电容器。在 D-CAP3 控制模式下，稳压器会在一个周期内对占空比的变化作出反
应，因此无需大量输出电容即可实现良好的瞬态性能。表8-2 给出了建议的输出电容范围
陶瓷电容器具有非常低的ESR，否则电容器的最大ESR 必须小于VOUT(ripple)/IOUT(ripple)
表8-2. 建议的元件值
VOUT (V)
Cff (pF)
Fsw (kHz)
600
LOUT (µH)
2.2
COUT(Range) (µF)
44-500
3.36
22
600
1.5
44-500
600
1.5
44-500
1.82
不适用
600
1.0
44-500
8.2.2.1.3 输入电容器选择
方程式4 中给出了所需的最小输入电容。
IOUT×VOUT
CIN(min)
=
V
INripple×V ×FSW
IN
(4)
TI 建议在输入电压引脚上使用 22µF 的高质量 X5R 或 X7R 输入去耦电容器。输入电容器上的额定电压必须高于
最高输入电压。电容器的纹波电流额定值也必须大于应用的最大输入电流纹波。输入纹波电流通过下面的方程式5
计算：
VIN(min)-VOUT
(
)
VOUT
ICIN(rms) = IOUT ×
×
VIN(min)
VIN(min)
(5)
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8.2.3 应用曲线
VIN = 19V，Ta = 25°C（除非另有说明）。
3.39
3.38
3.37
3.36
3.35
3.34
3.33
3.32
EN=5V/div
Vout=2V/div
PGOOD=5V/div
IL=5A/div
0.001
0.01
0.1
Iout (A)
1
10
1ms/div
图8-3. 相对于EN 上升的启动
图8-2. 负载调整率
EN=5V/div
Vin=10V/div
Vout=2V/div
Vout=2V/div
PGOOD=5V/div
IL=5A/div
PGOOD=5V/div
IL=5A/div
200us/div
2ms/div
图8-4. 相对于EN 下降的关断
图8-5. 相对于Vin 上升的启动
Vin=100mV/div
Vin=10V/div
Vout=5V/div
Vout=50mV/div
PGOOD=5V/div
SW=10V/div
IL=2A/div
IL=5A/div
2ms/div
20ms/div
图8-6. 相对于Vin 下降的关断
图8-7. PSM 模式输出电压纹波，Iout = 0A
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Vin=500mV/div
Vout=10mV/div
Vin=100mV/div
Vout=20mV/div
SW=10V/div
IL=10A/div
SW=10V/div
IL=5A/div
1us/div
20us/div
图8-9. 输出电压纹波，Iout = 8 A
图8-8. OOA 模式输出电压纹波，Iout = 0A
Vout=200mV/div
Vout=200mV/div
IL=5A/div
IL=5A/div
100us/div
100us/div
图8-10. 瞬态响应，1.6A 至6.4A，具有2.5A/us SR
图8-11. 瞬态响应，0.8A 至7.2A，具有2.5A/us SR
Vout=2V/div
EN=5V/div
Vout=5V/div
SW=20V/div
IL=10A/div
VLDO=100mV/div
80us/div
2ms/div
图8-12. 正常运行至输出硬短路
图8-13. LDO 切换
8.3 电源相关建议
TPS51383 和 TPS51384 旨在由经过良好调节的直流电压供电。输入电压范围为 4.5V 至 24V。TPS51383 和
TPS51384 是降压转换器。输入电源电压必须大于所需的输出电压，才能确保正常运行。输入电源电流必须适合
所需的输出电流。如果输入电压电源远离 TPS51383 和 TPS51384 电路，TI 建议使用一些额外的输入大容量电
容。典型值为22µF 至88µF。
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8.4 布局
8.4.1 布局指南
• 建议采用四层PCB，以获得良好的热性能和更大的接地层。
• 建议在IC 的VIN 侧放置一个小型旁路电容器。将此电容器尽可能靠近IC 放置。
• FB 和VOUT 布线必须远离产生噪声的开关节点。
• VIN 和VOUT 布线必须较宽，以降低布线阻抗。
8.4.2 布局示例
顶部布局显示了建议的顶部布局。
图8-14. 顶层布局
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9 器件和文档支持
9.1 器件支持
9.1.1 第三方产品免责声明
TI 发布的与第三方产品或服务有关的信息，不能构成与此类产品或服务或保修的适用性有关的认可，不能构成此
类产品或服务单独或与任何TI 产品或服务一起的表示或认可。
9.2 接收文档更新通知
要接收文档更新通知，请导航至 ti.com 上的器件产品文件夹。点击订阅更新 进行注册，即可每周接收产品信息更
改摘要。有关更改的详细信息，请查看任何已修订文档中包含的修订历史记录。
9.3 支持资源
TI E2E™ 支持论坛是工程师的重要参考资料，可直接从专家获得快速、经过验证的解答和设计帮助。搜索现有解
答或提出自己的问题可获得所需的快速设计帮助。
链接的内容由各个贡献者“按原样”提供。这些内容并不构成 TI 技术规范，并且不一定反映 TI 的观点；请参阅
TI 的《使用条款》。
9.4 商标
D-CAP3™, HotRod™, Out-of-Audio™, and TI E2E™ are trademarks of Texas Instruments.
所有商标均为其各自所有者的财产。
9.5 Electrostatic Discharge Caution
This integrated circuit can be damaged by ESD. Texas Instruments recommends that all integrated circuits be handled
with appropriate precautions. Failure to observe proper handling and installation procedures can cause damage.
ESD damage can range from subtle performance degradation to complete device failure. Precision integrated circuits may
be more susceptible to damage because very small parametric changes could cause the device not to meet its published
specifications.
9.6 术语表
TI 术语表
本术语表列出并解释了术语、首字母缩略词和定义。
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10 机械、封装和可订购信息
下述页面包含机械、封装和订购信息。这些信息是指定器件可用的最新数据。数据如有变更，恕不另行通知，且
不会对此文档进行修订。有关此数据表的浏览器版本，请查阅左侧的导航栏。
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PACKAGE OPTION ADDENDUM
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PACKAGING INFORMATION
Orderable Device
Status Package Type Package Pins Package
Eco Plan
Lead finish/
Ball material
MSL Peak Temp
Op Temp (°C)
Device Marking
Samples
Drawing
Qty
(1)
(2)
(3)
(4/5)
(6)
TPS51383RJNR
ACTIVE
VQFN-HR
RJN
12
3000 RoHS & Green
SN
Level-2-260C-1 YEAR
-40 to 125
51383
Samples
(1) The marketing status values are defined as follows:
ACTIVE: Product device recommended for new designs.
LIFEBUY: TI has announced that the device will be discontinued, and a lifetime-buy period is in effect.
NRND: Not recommended for new designs. Device is in production to support existing customers, but TI does not recommend using this part in a new design.
PREVIEW: Device has been announced but is not in production. Samples may or may not be available.
OBSOLETE: TI has discontinued the production of the device.
(2) RoHS: TI defines "RoHS" to mean semiconductor products that are compliant with the current EU RoHS requirements for all 10 RoHS substances, including the requirement that RoHS substance
do not exceed 0.1% by weight in homogeneous materials. Where designed to be soldered at high temperatures, "RoHS" products are suitable for use in specified lead-free processes. TI may
reference these types of products as "Pb-Free".
RoHS Exempt: TI defines "RoHS Exempt" to mean products that contain lead but are compliant with EU RoHS pursuant to a specific EU RoHS exemption.
Green: TI defines "Green" to mean the content of Chlorine (Cl) and Bromine (Br) based flame retardants meet JS709B low halogen requirements of <=1000ppm threshold. Antimony trioxide based
flame retardants must also meet the <=1000ppm threshold requirement.
(3) MSL, Peak Temp. - The Moisture Sensitivity Level rating according to the JEDEC industry standard classifications, and peak solder temperature.
(4) There may be additional marking, which relates to the logo, the lot trace code information, or the environmental category on the device.
(5) Multiple Device Markings will be inside parentheses. Only one Device Marking contained in parentheses and separated by a "~" will appear on a device. If a line is indented then it is a continuation
of the previous line and the two combined represent the entire Device Marking for that device.
(6)
Lead finish/Ball material - Orderable Devices may have multiple material finish options. Finish options are separated by a vertical ruled line. Lead finish/Ball material values may wrap to two
lines if the finish value exceeds the maximum column width.
Important Information and Disclaimer:The information provided on this page represents TI's knowledge and belief as of the date that it is provided. TI bases its knowledge and belief on information
provided by third parties, and makes no representation or warranty as to the accuracy of such information. Efforts are underway to better integrate information from third parties. TI has taken and
continues to take reasonable steps to provide representative and accurate information but may not have conducted destructive testing or chemical analysis on incoming materials and chemicals.
TI and TI suppliers consider certain information to be proprietary, and thus CAS numbers and other limited information may not be available for release.
In no event shall TI's liability arising out of such information exceed the total purchase price of the TI part(s) at issue in this document sold by TI to Customer on an annual basis.
Addendum-Page 1
PACKAGE OUTLINE
VQFN-HR - 1 mm max height
PLASTIC SMALL OUTLINE- NO LEAD
RJN0012A
A
2.1
1.9
B
PIN 1 INDEX AREA
3.1
2.9
1 MAX
C
SEATING PLANE
0.08 C
0.05
0.00
2X 1.5
SYMM
(0.1) TYP
3
6
2
1
SYMM
1
7
8
0.3
0.2
12X
0.5
0.1
C A B
C
0.05
12
9
9X
7X 0.5
0.3
1.3
1.1
3X
4226466/A 01/2021
NOTES:
1. All linear dimensions are in millimeters. Any dimensions in parenthesis are for reference only. Dimensioning and tolerancing
per ASME Y14.5M.
2. This drawing is subject to change without notice.
www.ti.com
EXAMPLE BOARD LAYOUT
VQFN-HR - 1 mm max height
PLASTIC SMALL OUTLINE- NO LEAD
RJN0012A
(1.5)
3X (1.4)
12
9
1
8
SYMM
7
(2.8)
(1)
2
9X (0.6)
3
6
12X (0.25)
SYMM
7X (0.5)
LAND PATTERN EXAMPLE
EXPOSED METAL SHOWN
SCALE: 25X
SOLDER MASK
OPENING
0.05 MIN
ALL AROUND
0.05 MAX
ALL AROUND
METAL
METAL UNDER
SOLDER MASK
SOLDER MASK
OPENING
EXPOSED METAL
EXPOSED METAL
NON- SOLDER MASK
DEFINED
SOLDER MASK
DEFINED
(PREFERRED)
SOLDER MASK DETAILS
4226466/A 01/2021
NOTES: (continued)
3. For more information, see Texas Instruments literature number SLUA271 (www.ti.com/lit/slua271) .
4. Solder mask tolerances between and around signal pads can vary based on board fabrication site.
www.ti.com
EXAMPLE STENCIL DESIGN
VQFN-HR - 1 mm max height
PLASTIC SMALL OUTLINE- NO LEAD
RJN0012A
(1.5)
3X (0.8)
(0.1)
12
9
1
8
7
SYMM
(2.8)
(1)
2
9X (0.6)
6
3
12X (0.25)
SYMM
7X (0.5)
SOLDER PASTE EXAMPLE
BASED ON 0.1mm THICK STENCIL
EXPOSED PAD
PINS 1,2,7: 86%
SCALE: 25X
4226466/A 01/2021
NOTES: (continued)
5.
Laser cutting apertures with trapezoidal walls and rounded corners may offer better paste release. IPC-7525 may have alternate
design recommendations.
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