TPS54202HDDCT [TI]
4.5V 至 28V 输入、2A 输出、同步降压电压转换器 | DDC | 6 | -40 to 125;
| 型号： | TPS54202HDDCT |
| 厂家： | 
TEXAS INSTRUMENTS |
| 描述： | 4.5V 至 28V 输入、2A 输出、同步降压电压转换器 | DDC | 6 | -40 to 125 开关 光电二极管 转换器 |
| 文件： | 总29页 (文件大小：2340K) |
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TPS54202H
ZHCSF72A –APRIL 2016 –REVISED APRIL 2021
TPS54202H 4.5V 至28V 输入、2A 输出、
SWIFT™ 同步降压电压转换器
1 特性
3 说明
• 4.5V 至28V 的宽输入电压范围
• 集成148mΩ和78mΩMOSFET，持续输出电流
为2A
• 关断电流低至2µA，静态电流为45μA
• 内部5ms 软启动
• 500kHz 固定开关频率
• 高级Eco-mode™ 脉冲跳跃
• 峰值电流模式控制
TPS54202H 是一款输入电压范围为 4.5V 至 28V 的
2A 同步降压转换器。该器件包含两个集成式开关场效
应晶体管 (FET) 并且具备内部回路补偿和 5ms 内部软
启动功能，可降低组件数。
通过集成 MOSFET 并采用 SOT-23 封装，
TPS54202H 获得了高功率密度，并且在印刷电路板
(PCB) 上的占用空间非常小。
• 内部环路补偿
高级 Eco-mode 实现可最大限度地提高轻负载效率并
降低功率损耗。
• 通过间断模式保护为两个MOSFET 提供过流保护
• 过压保护
• 热关断
高侧 MOSFET 上的逐周期电流限制功能可在过载条件
下保护转换器并通过防止电流失控的低侧 MOSFET 续
流电流限制功能实现功能增强。当过流持续时间超出预
设时间时，将触发打嗝模式保护功能。
• SOT-23 (6) 封装
2 应用
• 12V、24V 分布式总线电源
• 工业应用
器件信息
封装(1)
封装尺寸（标称值）
器件型号
TPS54202H
– 白色家电
• 消费类应用
SOT-23 (6)
1.60mm × 2.90mm
(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。
– 音频
– 机顶盒(STB)、数字电视(DTV)
– 打印机
TPS54202H
100
90
80
70
60
50
40
3
1
5
6
2
VIN
VIN
BOOT
Cin
Cboot
Lo
GND
SW
VOUT
Rfb1
Rfb2
4
EN
EN
FB
Co
30
Copyright © 2016, Texas Instruments Incorporated
VIN = 12 V, VOUT = 5 V
VIN = 12 V, VOUT = 3.3 V
20
简化版原理图
VIN = 24 V, VOUT = 5 V
VIN = 24 V, VOUT = 3.3 V
10
0
0.001
0.01
0.1
Output Current (A)
1
D100
效率与输出电流间的关系
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: SLVSDG7
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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 电气特征......................................................................5
6.6 时序要求......................................................................5
7 详细说明............................................................................ 8
7.1 概述.............................................................................8
7.2 功能模块图..................................................................8
7.3 特性说明......................................................................9
7.4 器件功能模式.............................................................11
8 应用和实现.......................................................................12
8.1 应用信息....................................................................12
8.2 典型应用....................................................................12
9 电源建议.......................................................................... 19
10 布局............................................................................... 20
10.1 布局指南..................................................................20
10.2 布局示例..................................................................20
11 器件和文档支持..............................................................21
11.1 器件支持..................................................................21
11.2 接收文档更新通知................................................... 21
11.3 支持资源..................................................................21
11.4 商标.........................................................................21
11.5 静电放电警告...........................................................21
11.6 术语表..................................................................... 21
12 机械、封装和可订购信息...............................................21
4 修订历史记录
注：以前版本的页码可能与当前版本的页码不同
Changes from Revision * (April 2016) to Revision A (April 2021)
Page
• 更新了整个文档的表、图和交叉参考的编号格式................................................................................................ 1
• 将最大中心开关频率从590kHz 更改为630kHz..................................................................................................5
• 将最大低侧拉电流限制从4A 更改为4.3A...........................................................................................................5
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5 引脚配置和功能
GND
SW
1
2
3
6
5
4
BOOT
EN
FB
VIN
图5-1. 6 引脚SOT-23 DDC 封装（顶视图）
表5-1. 引脚功能
引脚
类型(1)
说明
NO.
6
名称
BOOT
O
I
高侧NFET 栅极驱动电路的电源输入。在BOOT 和SW 引脚间连接0.1μF 电容器。
此引脚是使能引脚。悬空EN 引脚即可禁用。
EN
FB
5
4
I
转换器反馈输入。通过反馈电阻分压器连接到输出电压。
GND
SW
VIN
1
-
接地引脚。低侧功率NFET 的源极端子以及控制器电路的接地端子。将敏感VFB 单点连接至此GND。
高侧NFET 和低侧NFET 之间的开关节点连接。
2
O
3
输入电压电源引脚。高侧功率NFET 的漏极端子。
–
(1) O = 输出；I = 输入
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6 规格
6.1 绝对最大额定值
在自然通风条件下的工作温度范围内测得（除非另有说明）(1)
最小值
最大值
单位
VIN
-0.3
30
7
V
EN
V
V
–0.3
–0.3
–0.3
–0.3
-5
输入电压范围，VI
FB
7
BOOT-SW
7
V
SW
30
30
150
150
V
输出电压范围，VO
V
SW（20ns 瞬态值）
-40
°C
°C
运行结温，TJ
-65
储存温度范围，Tstg
(1) 应力超出绝对最大额定值下所列的值可能会对器件造成永久损坏。这些列出的值仅仅是应力额定值，这并不表示器件在这些条件下以及
在建议运行条件以外的任何其他条件下能够正常运行。长时间处于绝对最大额定条件下可能会影响器件的可靠性。
6.2 ESD 等级
值
单位
人体放电模型(HBM)，符合ANSI/ESDA/JEDEC JS-001(1)
充电器件模型(CDM)，符合JEDEC 规范JESD22-C101(2)
±4000
V(ESD)
V
静电放电
±1500
(1) JEDEC 文档JEP155 指出：500V HBM 时能够在标准ESD 控制流程下安全生产。
(2) JEDEC 文档JEP157 指出：250V CDM 时能够在标准ESD 控制流程下安全生产。
6.3 建议运行条件
在自然通风条件下的工作温度范围内测得（除非另有说明）
最小值
4.5
最大值
单位
V
VIN
28
7
VI
EN
-0.1
-0.1
-0.1
-0.1
-40
V
输入电压范围
FB
7
V
BOOT-SW
SW
7
V
VO
TJ
输出电压范围
工作结温
28
125
V
°C
6.4 热性能信息
TPS54202H
DDC (SOT23)
6 引脚
89.2
热指标(1)
单位
RθJA
RθJC(top)
RθJB
ψJT
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
结至环境热阻
39.5
结至外壳（顶部）热阻
结至电路板热阻
14.7
1.2
结至顶部特征参数
结至电路板特征参数
14.7
ψJB
(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。
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6.5 电气特征
除非另外注明，否则本部分规定的电气额定值适用于本文档的所有规范。这些规范可解释为在该产品的使用寿命范围内，不会
导致器件参数或功能规格下降的各项条件。TJ = –40°C 至+125°C，VIN = 4.5V 至28V（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
4.5
28
V
µA
µA
V
输入电压范围
IQ
EN =5V，VFB = 1V
45
2
非开关静态电流
关断电流
IOFF
EN = GND
上升VIN
下降VIN
3.9
3.4
4.2
3.7
480
4.4
3.9
VIN 欠压锁定
VIN(UVLO)
V
400
560
mV
迟滞
使能（EN 引脚）
V(EN_RISING)
1.28
1.25
1
1.35
V
V
上升
使能阈值
V(EN_FALLING)
I(EN_HYS)
反馈和误差放大器
1.16
下降
VEN = 1.5V
μA
迟滞电流
VFB
VIN = 12V
0.581 0.596
300
0.611
V
反馈电压
脉冲跳跃模式
(1)
I(SKIP)
VIN = 24V，VOUT = 5V，L = 15µH
mA
脉冲跳跃模式峰值电感器电流阈值
功率级
R(HSD)
148
78
高侧FET 导通电阻
低侧FET 导通电阻
TA = 25°C，VBST –SW = 6V
TA = 25°C，VIN = 12
mΩ
mΩ
R(LSD)
电流限制
I(LIM_HS)
I(LIM_LS)
2.5
2
3.2
3
3.9
4.3
A)
A
高侧电流限制
电感峰值电流
低侧拉电流限制
电感器谷值电流
振荡器
Fsw
390
500
630
kHz
中心开关频率
过热保护
155
10
°C
°C
温度上升
滞后
热关断(1)
32768
断续时间
周期
(1) 未经量产测试
6.6 时序要求
最小值 典型值 最大值 单位
过流保护
tHIC_WAIT
tHIC_RESTART
tSS
512
16384
5
断续等待时间
周期
周期
mS
重新开始之前的断续时间
软启动时间
导通时间控制
(1)
tMIN_ON
110
ns
最短导通时间，在90% 至90% 和1A 负载下测量
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典型特性
除非另有说明，否则VIN = 12
2.5
80
60
40
20
2
1.5
1
0.5
0
-50
-25
0
25
50
75
100
125
-50
-25
0
25
50
75
100
125
Junction Temperature (èC)
Junction Temperature (èC)
D002
D001
图6-2. 非开关工作静态电流与结温间的关系
图6-1. 关断静态电流与结温间的关系
240
130
220
200
180
160
140
120
100
110
90
70
50
-50
-25
0
25
50
75
100
125
-50
-25
0
25
50
75
100
125
Junction Temperature (èC)
Junction Temperature (èC)
D003
D004
图6-3. 高侧电阻与结温间的关系
图6-4. 低侧FET 导通电阻与结温间的关系
0.600
0.598
0.596
0.594
0.592
0.590
520
515
510
505
500
495
490
485
480
-50
-25
0
25
50
75
100
125
-50
-25
0
25
50
75
100
125
Junction Temperature (èC)
D005
Junction Temperature (èC)
D006
图6-5. 基准电压与结温间的关系
图6-6. 中央开关频率与结温间的关系
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3.5
3.4
3.3
3.2
3.1
3.0
2.9
3.3
3.2
3.1
3.0
2.9
2.8
2.7
2.6
2.8
-50
-25
0
25
50
75
100
125
-50
-25
0
25
50
75
100
125
Junction Temperature (èC)
Junction Temperature (èC)
D007
D008
图6-7. 高侧电流限制阈值与结温间的关系
图6-8. 低侧电流限制阈值与结温间的关系
2.20
4.5
4.3
4.1
3.9
3.7
3.5
3.3
2.15
2.10
2.05
2.00
L->H
H->L
-50
-25
0
25
50
75
100
125
-50
-25
0
25
50
75
100
125
Junction Temperature (èC)
Junction Temperature (èC)
D009
D010
图6-9. BOOT-SW UVLO 阈值与结温间的关系
图6-10. VIN UVLO 阈值与结温间的关系
1.4
1.38
1.36
1.34
1.32
1.3
1.08
1.07
1.06
1.05
1.04
1.03
1.02
1.01
1
1.28
1.26
1.24
1.22
L->H
H->L
0.99
0.98
1.2
1.18
-50
-25
0
25
50
75
100
125
-50
-25
0
25
50
75
100
125
Junction Temperature (oC)
Junction Temperature (oC)
D001
D001
图6-11. EN UVLO 阈值与结温间的关系
图6-12. EN 迟滞电流与结温间的关系
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7 详细说明
7.1 概述
TPS54202H 器件是一款具有两个集成 N 沟道 MOSFET 的 28V、2A、同步降压（降压）转换器。为了提高线路
和负载瞬态性能，该器件实现了恒定频率、峰值电流模式控制，降低了输出电容。经过优化的内部补偿网络更大
限度地减少了外部元件数量，并简化了控制环路设计。
开关频率固定为500kHz。
该器件在 VIN 等于 4.5V 时开始开关动作。在不进行开关且没有负载的情况下，工作电流通常为 45μA。该器件
禁用后，电源电流通常为2µA。
集成的148mΩ高侧MOSFET 和78mΩ允许高效率电源设计，其连续输出电流高达2A。
该器件通过集成自举再充电二极管减少外部元件数量。BOOT-PH 引脚连接的外部电容为集成高侧 MOSFET 提供
偏置电压。UVLO 电路监测自举电容电压，当其降至预设阈值（通常为 2.1V）以下时，高侧 MOSFET 随即关
断。
该器件通过利用过压比较器来更大限度地减少过多的输出过压瞬变。当稳定的输出电压高于标称电压的 108%
时，过压比较器便会激活，并会关闭并禁止开启高侧MOSFET，直到输出电压低于标称电压的104%。
该器件具有5ms 内置软启动时间，从而可更大限度地降低浪涌电流。
7.2 功能模块图
EN
VIN
Thermal
Hiccup
UVLO
Ih
OV comparator
-
Hiccup
Shutdown
Shutdown
Logic
+
EN Compatator
Boot Charge
Current
Sense
BOOT
Minimum Clamp
Pulse Skip
Boot UVLO
-
FB
ERROR AMPLIFIER
+
+
HS MOSFET
Current
Comparator
Power Stage
SW
And
Dead time
Control
Logic
VIN
30kohm
0.6V
Voltage
2pF
Regulator
Reference
2.2nF
Slope
Compensation
Soft Start
Current
Sense
Overload
Recovery
Maximum
Clamp
LS MOSFET
Current Limit
Oscillator
Hiccup
Shutdown
GND
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7.3 特性说明
7.3.1 固定频率PWM 控制
该器件采用固定频率峰值电流模式控制。误差放大器通过 FB 引脚的外部电阻将输出电压与内部电压基准进行比
较。内部振荡器开启高侧开关管。将误差放大器输出与高侧开关管的电流进行比较。当开关管电流达到误差放大
器的输出电压电平时，高侧开关管会关闭，而低侧开关管会开启。误差放大器输出电压随输出电流的上升或下降
而上升或下降。该器件通过将误差放大器的电压钳位到最大电平来实现限流，并且还实现了超小钳位，可改善瞬
态响应性能。
7.3.2 脉冲跳跃模式
在轻负载电流条件下，TPS54202H 旨在以脉冲跳跃模式运行，用于提升轻负载效率。通常，当峰值电感器电流低
于300mA 时，该器件将进入脉冲跳跃模式。当该器件处于脉冲跳跃模式时，误差放大器的输出电压将被钳位，从
而阻止高侧集成 MOSFET 的开关。峰值电感器电流必须升至 300mA 以上，并退出脉冲跳跃模式。由于集成电流
比较器仅捕获峰值电感器电流，因此进入脉冲跳跃模式的平均负载电流会随应用和外部输出滤波器的变化而变
化。
7.3.3 误差放大器
该器件将跨导放大器用作误差放大器。误差放大器将 FB 电压与内部软启动电压或内部0.596V 电压基准二者中的
较小者进行比较。误差放大器的跨导典型值为 240µA/V。频率补偿元件位于误差放大器的输出和地之间的内部电
路。
7.3.4 斜坡补偿和输出电流
该器件为开关电流信号加上了补偿斜坡。此斜坡补偿会在占空比升高时避免分谐波振荡。提供的峰值电感器电流
在整个占空比范围内保持恒定。
7.3.5 器件启用
器件的 EN 引脚可提供电气开/关控制功能。当 EN 引脚电压超过阈值电压时，器件便开始工作。如果 EN 引脚电
压被拉至阈值电压以下，稳压器停止开关并进入低静态(IQ) 状态。
EN 引脚具有内部下拉电阻 Rpd（典型值为 1MΩ），允许用户悬空 EN 引脚以禁用器件，齐纳二极管（典型击穿
电压为 6.9V）用于钳制 EN 输入电压。为了启用该器件，请在 EN 和 VIN 之间连接一个上拉电阻 R4（典型值为
510KΩ），R4 用于限制该器件的静态电流，从而提高轻负载效率。
VIN
Device
R4
Ih
EN
R5
Rpd
图7-1. 可调节VIN 欠压锁定
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7.3.6 调节欠压锁定
该器件可在 VIN 引脚上实现内部欠压锁定(UVLO) 电路。当VIN 引脚电压降至内部 VIN UVLO 阈值以下时，该器
件被禁用。内部VIN UVLO 阈值的迟滞为480mV。为了启用该器件，请将上拉电阻R4（典型值为510KΩ，以限
制静态电流）连接到VIN 引脚。
如果应用需要 VIN 引脚上具有更高的 UVLO 阈值，则可以如图 7-1 中所示配置 EN 引脚。使用外部 UVLO 功能
时，建议将迟滞值设置为大于500mV。
EN 引脚具有下拉电阻 Rpd（典型值为 1MΩ），该电阻将引脚的默认状态设置为在未连接外部元件时禁用。使用
方程式1 和方程式2 来计算R4 和R5 在指定UVLO 阈值下的值。
æ
ö
VENfalling
R4 = ç
´ VSTART - VSTOP ÷ / Ih
ç
è
÷
ø
VENrising
(1)
(2)
R4´Rpd
R5 =
æ
ç
ç
è
ö
VSTART
-1 ´Rpd - R4
÷
÷
ø
VENrising
其中：
Ih = 1µA
VENrising = 1.28V
VENfalling = 1.25V
7.3.7 安全启动至预偏置输出电压
此器件旨在防止低侧 MOSFET 使预偏置输出放电。在单调预偏置启动期间，高侧和低侧 MOSFET 直到内部软启
动电压高于FB 引脚电压才能导通。
7.3.8 电压基准
电压基准系统针对具有温度稳定性的带隙电路输出进行调节，从而在整个温度范围内生成 ±2.5% 精密电压基准。
典型电压基准设计为0.596V。
7.3.9 调节输出电压
输出电压可通过输出节点和FB 引脚间的电阻分压器进行设置。建议使用具有1% 或更佳容差的分压电阻器。上电
阻分压器起始值为100kΩ，根据方程式 3 计算输出电压。为了提高轻载时的效率，请考虑使用更大阻值的电阻。
如果值太大，稳压器更容易受到噪声的影响，并且FB 输入电流产生的电压误差也很明显。
R2
»
…
ÿ
VOUT = V
ì
+1
ref
Ÿ
R3
⁄
(3)
7.3.10 内部软启动
TTPS54202H 器件使用内部软启动功能。内部软启动时间通常设置为5ms。
7.3.11 自举电压(BOOT)
TPS54202H 具有一个集成式BOOT 稳压器，并且需要在BOOT 和SW 引脚之间连接一个0.1µF 的陶瓷电容器来
为高侧MOSFET 提供栅极驱动电压。推荐使用电介质等级为 X7R 或X5R 的陶瓷电容，从而保证在温度和电压范
围内具有稳定的特性。为了改善压降，该器件旨在当 BOOT 至 SW 引脚的电压大于 2.1V 典型值时以 100% 的占
空比工作。
7.3.12 过流保护
该器件通过针对高侧和低侧MOSFET 的逐周期电流限制在过流情况下进行保护。
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7.3.12.1 高侧MOSFET 过流保护
该器件实现电流模式控制，以使用内部 COMP 电压逐周期控制高侧 MOSFET 的关断和低侧 MOSFET 的导通。
在每个周期内，将开关电流和内部COMP 电压产生的电流基准进行比较。当峰值开关电流与电流基准相交时，高
侧开关会关断。
7.3.12.2 低侧MOSFET 过流保护
当低侧 MOSFET 开启时，传导电流由内部电路监控。在正常工作期间，低侧 MOSFET 向负载输送电流。在每个
时钟周期结束时，都会将低侧 MOSFET 拉电流与内部设置的低侧拉电流限制进行比较。如果超出低侧拉电流限
制，则高侧 MOSFET 不会开启，并且低侧 MOSFET 会在下一个周期保持开启状态。如果低侧电流在一个周期开
始时（即电感器电流谷值）低于低侧拉电流限制，高侧MOSFET 会再次开启。
此外，如果发生输出过载情况的时间超过断续等待时间（已为 512 个开关周期编程），则器件会在 16384 个周期
的断续时间后关闭并重新启动。间断模式有助于在严重过流情况下降低器件功耗。
7.3.13 输出过压保护(OVP)
TPS54202H 整合了过压瞬态保护 (OVTP) 电路，当器件由输出故障条件或强空载瞬态条件恢复时，可以尽可能削
弱输出电压过冲。OVTP 电路包括一个过压比较器，用于比较 FB 引脚电压和内部阈值。在 FB 引脚电压高于
108% × Vref 时，高侧 MOSFET 将被强制关闭。在 FB 引脚电压低于 104% × Vref 时，高侧 MOSFET 将重新启
用。
7.3.14 热关断
一般情况下，如果结温超过 155°C，内部热关断电路会强制器件停止开关。通常当结温降至 145°C 以下时，内部
热断续计时器会开始计数。内置热关断断续时间（32768 个周期）结束后，器件会重新启动上电序列。
7.4 器件功能模式
7.4.1 正常运行
当输入电压高于UVLO 阈值时，TPS54202H 可在其正常开关模式下工作。当电感器峰值电流高于0A 时，在正常
持续导通模式(CCM) 下工作。在CCM 中，器件在固定频率下工作。
7.4.2 Eco-mode™ 运行
在轻负载条件下，这些器件旨在以高效脉冲跳跃模式运行。在开关电流下降至0A 时开始脉冲跳跃。在脉冲跳跃期
间，当开关电流下降到 0A 时，低侧FET 关闭。开关节点（SW 引脚）波形具有不连续导通模式(DCM) 运行的特
性，并且开关频率明显下降。随着输出电流下降，开关脉冲之间的感知时间增加。
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8 应用和实现
NOTE
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
TPS54202H 器件通常用作降压转换器，可将8V 至28V 的输入电压转换为5V 的固定输出电压。
8.2 典型应用
8.2.1 TPS54202H 8V 至28V 输入、5A 输出转换器
U1
TPS54202H
C3
VIN = 8V ~ 28V
3
1
6
2
VIN
VIN
BOOT
SW
L1 15mH
0.1mF
R4
510Kohm
VOUT = 5V,2A
VOUT
GND
C1
C2
R1
49.9 Q
10mF 0.1mF
C4
22mF
C5
22mF
4
5
FB
EN
R2
100lQ
C6
75pF
R3
13.3lQ
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图8-1. 5V、2A 参考设计
8.2.2 设计要求
对于这个设计示例，请使用表8-1 中列出的参数。
表8-1. 设计参数
参数
输入电压范围
输出电压
值
8V 至28V
5V
2A
输出电流
瞬态响应，1.5A 负载阶跃
输入纹波电压
输出电压纹波
开关频率
ΔVOUT = ±5 %
400mV
30mVpp
500kHz
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8.2.3 详细设计过程
8.2.3.1 输入电容器选型
该器件需要一个输入去耦电容器，并且根据应用需要一个大容量电容器。去耦电容器建议使用超过10µF 的陶瓷电
容器。从VIN 到GND 的额外0.1µF 电容器(C2) 是可选的，以提供额外的高频滤波。额定电容器电压必须大于最
大输出电压。
根据方程式4 计算输入纹波电压(ΔVIN)。
IOUT MAX ´0.25
(
)
DV
=
+ I
(
´ESRMAX
)
IN
OUT MAX
(
)
CBULK ´ fsw
(4)
其中：
• CBULK 是大容量电容值
• fSW 是开关频率
• IOUT(MAX) 是最大负载电流
• ESRMAX 是大容量电容器的最大串联电阻
此外，还必须检查最大RMS（均方根）纹波电流。在最坏的情况下，根据方程式5 计算ICIN(RMS)
。
IOUT(MAX)
ICIN(RMS)
=
2
(5)
实际输入电压纹波在很大程度上受与布局和电压源输出阻抗相关的寄生影响。设计要求显示了该电路的实际输入
电压纹波，该纹波大于计算值。该测量值仍低于指定输入限值 (400mV)。输入电容器的最大电压为 VIN (MAX) +
ΔVIN/2。所选旁路电容器的额定电压为 35V，纹波电流容量大于 2A。这两个值均提供了足够的裕量。在任何情
况下都不得超过电压和电流的最大额定值。
8.2.3.2 自举电容器选型
BOOT 和SW 引脚之间必须连接一个0.1µF 陶瓷电容，用于确保正常运行。建议使用陶瓷电容器。
8.2.3.3 输出电压设定点
TPS54202H 器件的输出电压通过一个电阻分压器网络从外部调节。在 的应用电路中，此分压器网络由 R2 和 R3
组成。使用方程式6 和方程式7 计算输出电压与电阻分压器之间的关系。
R2´ V
ref
R3 =
VOUT - V
ref
(6)
R2
»
…
ÿ
VOUT = V
ì
+1
ref
Ÿ
R3
⁄
(7)
选择 R2 的值约为 100kΩ。当使用标准值电阻器时，略微增大或减小 R3 会导致输出电压匹配更接近。在此设计
中，R2 = 100kΩ，R3 = 13.3kΩ，可以得到输出电压为 5V。提供 49.9Ω 电阻 R1 作为断开控制环路以进行稳定
性测试的方便位置。
8.2.3.4 使能引脚设置
要启用芯片，在VIN 和EN R4 之间连接了一个上拉电阻R4（典型值为511KΩ）来限制静态电流，该电流应小于
50µA。
8.2.3.5 输出滤波器元件
必须为输出滤波器选择两个元件，输出电感器(LO) 和CO。
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8.2.3.5.1 电感器选型
根据方程式8 来计算输出电感的最小值(LMIN)。
VOUT ´ V
(
- VOUT
)
IN MAX
(
)
LMIN
=
V
´KIND ´IOUT ´ fsw
IN MAX
(
)
(8)
其中：
KIND 是一个系数，表示电感纹波电流量与最大输出电流之比。
一般而言，设计人员可以自行决定 KIND 的值，但应遵循以下准则。对于使用低 ESR 输出电容器（例如陶瓷）的
设计，可以使用和KIND = 0.3 一样高的值。使用更高的ESR 输出电容器时，KIND = 0.2 可获得更好的结果。
对于此设计示例，使用KIND = 0.3。计算出的最小电感值为13.7μH。在此设计中，为LMIN 选择了 15μH 的接近
标准值。
对于输出滤波电感而言，不得超出额定RMS 电流和饱和电流。根据方程式9 计算RMS 电感器电流(IL(RMS))。
2
≈
∆
∆
’
÷
÷
VOUT ì V
- VOUT
)
(
IN MAX
(
)
1
IL(MAX) = IO2 UT MAX
+
ì
(
)
12
V
) ìLO ì fSW ì0.8
IN MAX
(
∆
«
÷
◊
(9)
根据方程式10 计算峰值电感器电流(IL(PK))。
VOUT ì V
- VOUT
)
(
IN MAX
(
)
IL(PK) = IOUT MAX
+
(
)
1.6ì V
ìLO ì fSW
IN MAX
(10)
只要满足其他设计要求，就可以使用更小或更大的电感器值，具体取决于设计人员希望允许的纹波电流大小。较
大值的电感器具有较低的交流电流，并会产生较低的输出电压纹波。较小的电感器值会增大交流电流和输出电压
纹波。
8.2.3.5.2 输出电容器选型
选择输出电容值时，主要考虑三个因素。输出电容将决定调制器极点、输出电压纹波以及稳压器响应负载电流显
著变化的方式。输出电容必须根据比上述三项指标更为严苛的标准进行选择。
第一项标准是稳压器针对负载电流显著变化做出的相应。当稳压器不能为负载供电时，输出电容必须向负载提供
电流。如果稳压器存在所需的保持时间，则会发生这种情况。在这种情况下，在断开输入电源后，输出电容器必
须在指定的时间内保持输出电压在特定电平以上。如果出现影响负载电流要求的短时间显著提升（例如由空载状
态转换至满载状态），稳压器也将暂时无法提供足够的输出电流。稳压器通常需要在不少于两个控制回路时钟周
期内观察负载电流和输出电压变化，进而通过调节占空比进行响应。必须调整输出电容器，以便在控制回路响应
负载变化前向负载额外提供电流。输出电容必须足够大，从而填补 2 个时钟周期内的电流差，同时输出电压仅允
许下降可容许值。使用方程式11 计算所需的最小输出电容。
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2ì DIOUT
fsw ì DVOUT
CO
>
(11)
其中：
•
∆IOUT 是输出电流变化
• ƒSW 是稳压器的开关频率
∆V(OUT )b 是输出电压的允许变化
•
对于此示例，瞬态负载响应指定为 5% 的输出电压 VOUT 变化，负载阶跃为 1.5A。对于此示例，ΔIOUT = 1.5A，
ΔVOUT = 0.05 × 5 = 0.25V。使用这些值得到的最小电容为 24μF。该值未将输出电容器 ESR 纳入输出电压变化
的考量范围。对于陶瓷电容器，其ESR 足够小，在计算过程中可以忽略不计。
方程式 12 用于计算满足输出电压纹波规格所需的最小输出电容。在本例中，最大输出电压纹波为30mV。在该要
求下，方程式12 得到的值为4.56μF。
1
1
CO
>
´
VOUTripple
8´ fSW
Iripple
(12)
其中：
• ƒSW 是开关频率
• V(OUTripple) 是允许的最大输出电压纹波
• I(ripple) 是电感器纹波电流
根据方程式 13 计算最大 ESR 输出电容，其值必须符合输出电压纹波规范。方程式 13 表明 ESR 应小于
54.8mΩ。在本例中，陶瓷电容器的ESR 远小于54.8mΩ。
VOUTripple
RESR
<
Iripple
(13)
输出电容器可能会影响交叉频率ƒo。考虑到环路稳定性和内部寄生参数的影响，请选择小于 40kHz 的交叉频率，
而不考虑前馈电容器。可以根据方程式 14 简单估算没有前馈电容器 C6 时的交叉频率（假设 COUT 的 ESR 很
小）。
3.95
f
=
o
V
ìC
OUT
OUT
(14)
因老化、温度及直流偏置而产生的附加电容降额应纳入考量范围，它们会使输出电容的最小值增加。在此示例
中，使用了 2 个 22μF、25V、X7R 类型的陶瓷电容器。电容一般将纹波电流限制在处理电流时不会导致故障或
过热的范围内。必须指定一个支持电感纹波电流的输出电容。部分电容数据表指定了最大纹波电流的 RMS 值。使
用方程式 15 可以计算经过输出电容器必须支持的 RMS 纹波电流。对于此应用，方程式 15 为每个电容器得出的
值是79mA。
≈
∆
∆
’
÷
÷
VOUT ì V
- VOUT
)
(
IN MAX
(
)
1
ICOUT RMS
=
ì
(
)
V
) ìLO ì fSW ìNC
12
IN MAX
(
∆
÷
«
◊
(15)
8.2.3.5.3 前馈电容
TPS54202H 该器件经过内部补偿，内部补偿网络由方框图中所示的两个电容器和一个电阻器组成。根据 VOUT 不
同，如果输出电容 COUT 的 ESR（陶瓷型）电容偏小，则会导致相位裕度偏小。在 R2 上并联一个外部前馈电容
C6 可以提高相角。选择使用C6 来将相位裕度提高至交叉频率。
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对根据方程式16 计算C6 进行了测试。
1
1
C6 =
ì
2pf R2
o
(16)
在此设计中，C6 = 75pF。当 COUT 的 ESR 非常大时，C6 可以不需要，并应使用中等 ESR 来降低方程式 16 计
算出的C6。建议参照使用表8-2 中的值。
表8-2. 建议的组件值
VOUT (V)
1.8
L (µH)
5.6
8.2
10
COUT (µF)
C6 (pF)
47
R2 (kΩ)
R3 (kΩ)
49.9
66
44
44
44
44
100
2.5
100
31.6
33
3.3
100
22.1
56
5
15
100
13.3
75
12
22
100
5.23
100
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8.2.4 应用曲线
100
90
80
70
60
50
40
30
20
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
VIN = 24 V, VOUT = 5 V
VIN = 12 V, VOUT = 5 V
10
0
6
8
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
Input Voltage (V)
0.001
0.01
0.1
Output Current (A)
1
D014
D013
图8-3. 线路调节
图8-2. 效率
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
V
= 200 mV/div (ac coupled)
OUT
PH = 10 V/div
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
VIN = 24 V
VIN = 12 V
0.1
0.6
1.1
Output Current (A)
1.6
2.1
Time - 2 ms/div
D015
IOUT = 2A
图8-4. 负载调节
图8-5. 输入电压纹波
V
= 20 mV/div (ac coupled)
V
= 20 mV/div (ac coupled)
OUT
OUT
PH = 10 V/div
PH = 10 V/div
Time - 4 ms/div
Time - 40 ms/div
IOUT = 0A
IOUT = 10mA
图8-6. 输出电压纹波
图8-7. 输出电压纹波
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V
= 20 mV/div (ac coupled)
V
= 10 mV/div (ac coupled)
OUT
OUT
PH = 10 V/div
PH = 10 V/div
Time - 4 ms/div
Time - 2 ms/div
IOUT = 100mA
IOUT = 2A
图8-8. 输出电压纹波
图8-9. 输出电压纹波
V
OUT
= 100 mV/div (ac coupled)
V
OUT
= 100 mV/div (ac coupled)
I
OUT
= 0.5 A/div
I
OUT
= 0.5 A/div
0.5 A to 1.5 A Load Step,
Slew Rate = 250 mA/msec
0.1 A to 1 A Load Step,
Slew Rate = 250 mA/msec
Time - 200 ms/div
Time - 200 ms/div
0.5 至1.5A
0.1 至1A
图8-11. 瞬态响应
图8-10. 瞬态响应
V
= 10 V/div
IN
V
= 10 V/div
IN
EN = 2 V/div
EN = 2 V/div
V
= 2 V/div
OUT
V
= 2 V/div
OUT
Time - 2 ms/div
Time - 2 ms/div
图8-13. 相对于VIN 的关断
图8-12. 相对于VIN 的启动
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V
= 10 V/div
V
= 10 V/div
IN
IN
EN = 2 V/div
EN = 2 V/div
V
= 2 V/div
OUT
V
= 2 V/div
OUT
Time - 2 ms/div
Time - 2 ms/div
图8-14. 相对于EN 的启动
图8-15. 相对于EN 的关断
9 电源建议
这些器件可在 4.5V 至 28V 的输入电源电压范围内工作，该输入电源必须经过良好调节。如果输入电源距离器件
或转换器超过几英寸，那么除了陶瓷旁路电容器之外可能还需要额外的大容量电容。通常，选择容值为47µF 的电
解电容。
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10 布局
10.1 布局指南
• VIN 和GND 布线应越宽越好以减少布线阻抗。从散热的角度来看，宽阔的区域也是有利的。
• 输入电容器和输出电容器应放置在尽可能靠近器件的位置，以尽可能减少布线阻抗。
• 为输入电容器和输出电容器提供足够的通孔。
• 使SW 布线在物理上尽可能短和宽，从而更大程度减小辐射发射。
• 不允许开关电流在器件下流过。
• 应将单独的VOUT 路径连接到上部反馈电阻器。
• 与反馈路径的GND 引脚建立开尔文连接。
• 电压反馈回路应放置在远离高压开关布线的位置，并且宜具有接地屏蔽。
• VFB 节点的布线应尽可能小，以避免噪声耦合。
• 输出电容器和GND 引脚之间的GND 布线应尽可能宽，从而尽可能减小其布线阻抗。
10.2 布局示例
VOUT
GND
Additional
Vias to the
GND plane
Vias to the
internal SW
node copper
OUTPUT
CAPACITOR
BOOST
CAPACITOR
OUTPUT
INDUCTOR
GND
SW
VBST
EN
FEEDBACK
RESISTORS
TO ENABLE
CONTROL
VFB
Vias to the
internal SW
node copper
VIN
VIN
INPUT BYPAS
CAPACITOR
SW node copper
pour area on internal
or bottom layer
图10-1. 电路板布局布线
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11 器件和文档支持
11.1 器件支持
11.1.1 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。
11.2 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。
11.3 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》。
11.4 商标
Eco-mode™ and TI E2E™ are trademarks of Texas Instruments.
所有商标均为其各自所有者的财产。
11.5 静电放电警告
静电放电(ESD) 会损坏这个集成电路。德州仪器(TI) 建议通过适当的预防措施处理所有集成电路。如果不遵守正确的处理
和安装程序，可能会损坏集成电路。
ESD 的损坏小至导致微小的性能降级，大至整个器件故障。精密的集成电路可能更容易受到损坏，这是因为非常细微的参
数更改都可能会导致器件与其发布的规格不相符。
11.6 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。
12 机械、封装和可订购信息
以下页面包含机械、封装和可订购信息。这些信息是指定器件的最新可用数据。数据如有变更，恕不另行通知，
且不会对此文档进行修订。如需获取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)
TPS54202HDDCR
TPS54202HDDCT
ACTIVE SOT-23-THIN
ACTIVE SOT-23-THIN
DDC
DDC
6
6
3000 RoHS & Green
250 RoHS & Green
SN
Level-1-260C-UNLIM
Level-1-260C-UNLIM
-40 to 125
-40 to 125
202H
202H
Samples
Samples
SN
(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.
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Addendum-Page 1
PACKAGE OPTION ADDENDUM
www.ti.com
24-Dec-2022
Addendum-Page 2
PACKAGE MATERIALS INFORMATION
www.ti.com
20-Feb-2023
TAPE AND REEL INFORMATION
REEL DIMENSIONS
TAPE DIMENSIONS
K0
P1
W
B0
Reel
Diameter
Cavity
A0
A0 Dimension designed to accommodate the component width
B0 Dimension designed to accommodate the component length
K0 Dimension designed to accommodate the component thickness
Overall width of the carrier tape
W
P1 Pitch between successive cavity centers
Reel Width (W1)
QUADRANT ASSIGNMENTS FOR PIN 1 ORIENTATION IN TAPE
Sprocket Holes
Q1 Q2
Q3 Q4
Q1 Q2
Q3 Q4
User Direction of Feed
Pocket Quadrants
*All dimensions are nominal
Device
Package Package Pins
Type Drawing
SPQ
Reel
Reel
A0
B0
K0
P1
W
Pin1
Diameter Width (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) Quadrant
(mm) W1 (mm)
TPS54202HDDCR
TPS54202HDDCT
SOT-23-
THIN
DDC
DDC
6
6
3000
250
180.0
8.4
3.2
3.2
1.4
4.0
8.0
Q3
SOT-23-
THIN
180.0
8.4
3.2
3.2
1.4
4.0
8.0
Q3
Pack Materials-Page 1
PACKAGE MATERIALS INFORMATION
www.ti.com
20-Feb-2023
TAPE AND REEL BOX DIMENSIONS
Width (mm)
H
W
L
*All dimensions are nominal
Device
Package Type Package Drawing Pins
SPQ
Length (mm) Width (mm) Height (mm)
TPS54202HDDCR
TPS54202HDDCT
SOT-23-THIN
SOT-23-THIN
DDC
DDC
6
6
3000
250
210.0
210.0
185.0
185.0
35.0
35.0
Pack Materials-Page 2
PACKAGE OUTLINE
DDC0006A
SOT-23 - 1.1 max height
S
C
A
L
E
4
.
0
0
0
SMALL OUTLINE TRANSISTOR
3.05
2.55
1.1
0.7
1.75
1.45
0.1 C
B
A
PIN 1
INDEX AREA
1
6
4X 0.95
1.9
3.05
2.75
4
3
0.5
0.3
0.1
6X
TYP
0.0
0.2
C A B
C
0 -8 TYP
0.25
GAGE PLANE
SEATING PLANE
0.20
0.12
TYP
0.6
0.3
TYP
4214841/C 04/2022
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.
3. Reference JEDEC MO-193.
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EXAMPLE BOARD LAYOUT
DDC0006A
SOT-23 - 1.1 max height
SMALL OUTLINE TRANSISTOR
SYMM
6X (1.1)
1
6
6X (0.6)
SYMM
4X (0.95)
4
3
(R0.05) TYP
(2.7)
LAND PATTERN EXAMPLE
EXPLOSED METAL SHOWN
SCALE:15X
METAL UNDER
SOLDER MASK
SOLDER MASK
OPENING
SOLDER MASK
OPENING
METAL
EXPOSED METAL
EXPOSED METAL
0.07 MIN
ARROUND
0.07 MAX
ARROUND
NON SOLDER MASK
DEFINED
SOLDER MASK
DEFINED
SOLDERMASK DETAILS
4214841/C 04/2022
NOTES: (continued)
4. Publication IPC-7351 may have alternate designs.
5. Solder mask tolerances between and around signal pads can vary based on board fabrication site.
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EXAMPLE STENCIL DESIGN
DDC0006A
SOT-23 - 1.1 max height
SMALL OUTLINE TRANSISTOR
SYMM
6X (1.1)
1
6
6X (0.6)
SYMM
4X(0.95)
4
3
(R0.05) TYP
(2.7)
SOLDER PASTE EXAMPLE
BASED ON 0.125 THICK STENCIL
SCALE:15X
4214841/C 04/2022
NOTES: (continued)
6. Laser cutting apertures with trapezoidal walls and rounded corners may offer better paste release. IPC-7525 may have alternate
design recommendations.
7. Board assembly site may have different recommendations for stencil design.
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相关型号：
TPS54218
2.95 V to 6 V Input 2 A Output 2MHz Synchronous Step Down Switcher With Integrated FETs (SWIFT)
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TPS54218RTER
2.95 V to 6 V Input 2 A Output 2MHz Synchronous Step Down Switcher With Integrated FETs (SWIFT)
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