TPS552892 [TI]

36V 8A 完全集成式降压/升压转换器;
TPS552892
型号: TPS552892
厂家: TEXAS INSTRUMENTS    TEXAS INSTRUMENTS
描述:

36V 8A 完全集成式降压/升压转换器

升压转换器
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TPS552892  
ZHCSRE2A DECEMBER 2022 REVISED APRIL 2023  
TPS552892 36V8A 完全集成式降压/升压转换器  
1 特性  
3 说明  
• 宽输入和输出电压范围  
TPS552892 同步降压/升压转换器经优化可将电池电  
压或适配器电压转换为电源轨。TPS552892 集成了四  
MOSFET 开关可为各种应用提供紧凑型解决方  
案。TPS552892 的输入电压高达 36V。在升压模式  
输入电压为 12V TPS552892 可提供 60W 的  
输出功率。它能够通过 9V 输入电压提供 45W 的功  
率。  
– 宽输入电压范围3.0V 36V  
– 可编程输出电压范围0.8V 22V  
±1% 基准电压精度  
– 电缆上压降的可调输出电压补偿  
±5% 精密输出电流监测  
• 在整个负载范围内具有高效率  
VIN = 12VVOUT = 20V IOUT = 3A 时效率为  
96%  
– 轻负载状态下的可编PFM FPWM 模式  
• 避免频率干扰和串扰  
TPS552892 采用平均电流模式控制方案。开关频率可  
通过外部电阻在 200 kHz 2.2 MHz 之间进行编程,  
并且可与外部时钟同步。TPS552892 还提供展频选  
从而更大限度地减少峰EMI。  
– 可选的时钟同步  
– 可编程开关频率范围200 kHz 2.2 MHz  
• 降EMI  
TPS552892 提供输出过压保护、平均电感器电流限  
制、逐周期峰值电流限制和输出短路保护。  
TPS552892 还通过可选输出电流限制和断续模式保  
在持续过载情况下确保安全运行。  
– 可选可编程扩展频谱  
– 无引线封装  
• 丰富的保护特性  
TPS552892 可在高开关频率下使用小型电感器和小型  
电容器。TPS552892 采用 3.0mm x 5.0mm QFN 封  
装。  
– 输出过压保护  
– 利用断续模式实现输出短路保护  
– 热关断保护  
器件信息  
封装(1)  
8A 平均电感器电流限制  
• 小解决方案尺寸  
器件型号  
封装尺寸  
TPS552892  
VQFN-HR  
3.00mm x 5.00mm  
– 开关频率高2.2 MHz最大值)  
3.0mm × 5.0mm HotRodQFN 封装  
(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。  
2 应用  
集线站  
PC  
移动电源  
显示器  
无线充电器  
L1  
4.7µH  
C5  
C4  
BOOT1 SW1  
SW2 BOOT2  
VIN = 3V to 36V  
R4  
VOUT = 0.8V to 22V  
VIN  
VOUT  
C1  
C2  
VCC  
PGND  
ISP  
4 x 22µF  
C3  
AGND  
ON  
R1  
R2  
EN/UVLO  
ISN  
TPS552892  
OFF  
Internal Vcc  
External Vcc  
PG  
FB  
CC  
EXTVCC  
COMP  
DITH/SYNC  
FSW  
MODE  
CDC  
R3  
C6  
C8  
C7  
R2  
R5  
典型应用电路  
本文档旨在为方便起见提供有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。  
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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................................................................................... 5  
6.1 绝对最大额定值...........................................................5  
6.2 ESD 等级.................................................................... 5  
6.3 建议运行条件.............................................................. 5  
6.4 热性能信息..................................................................6  
6.5 电气特性......................................................................6  
6.6 典型特性......................................................................9  
7 详细说明.......................................................................... 12  
7.1 概述...........................................................................12  
7.2 功能方框图................................................................13  
7.3 特性说明....................................................................14  
7.4 器件功能模式............................................................ 20  
8 应用和实施.......................................................................21  
8.1 应用信息....................................................................21  
8.2 典型应用....................................................................21  
8.3 电源相关建议............................................................ 29  
8.4 布局...........................................................................29  
9 器件和文档支持............................................................... 31  
9.1 器件支持....................................................................31  
9.2 接收文档更新通知..................................................... 31  
9.3 支持资源....................................................................31  
9.4 商标...........................................................................31  
9.5 静电放电警告............................................................ 31  
9.6 术语表....................................................................... 31  
10 机械、封装和可订购信息...............................................31  
4 修订历史记录  
Changes from Revision * (December 2022) to Revision A (April 2023)  
Page  
• 将器件状态从“预告信息”更改为“量产数据”................................................................................................1  
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5 引脚配置和功能  
EN/UVLO  
1
2
3
4
17 AGND  
MODE  
PG  
16  
15  
CDC  
COMP  
CC  
14 FB  
5-1. 21 VQFN-HRRYQ 封装透明顶视图)  
5-1. 引脚功能  
引脚  
名称  
I/O  
说明  
编号  
启用逻辑输入和可编程输入电压欠压锁(UVLO) 输入。逻辑高电平可启用器件。逻辑低电平可禁用  
器件并将其转换为关断模式。EN/UVLO 引脚上的电压高1.15V 的逻辑高电平电压后该引脚可充  
当可编UVLO 输入1.23V 的内部基准电压。  
1
2
EN/UVLO  
MODE  
I
I
轻负载条件下的模式选择引脚。将它连接至逻辑高电压时此器件在强PWM 模式下运行。将它连  
接至逻辑低电压时此器件在自PFM 模式下运行。此引脚在应用中不能悬空。  
指示电源正常的开漏输出。当输出电压高于设定输出电压95% 此引脚输出高阻抗。当输出电压  
低于设定输出电压90% 此引脚输出低电平  
3
4
5
PG  
CC  
O
O
I
指示恒定电流输出的开漏输出。触发输出电流限制时此引脚输出低电平。  
抖动频率设置和同步时钟输入。在该引脚和接地端之间使用电容器来设置抖动频率。该引脚接地短  
路或拉1.2V 以上时无抖动功能。可以在该引脚上应用外部时钟来同步开关频率。  
DITH/SYNC  
6
7
FSW  
VIN  
I
开关频率可通过该引脚AGND 引脚之间的电阻进行编程。  
降压/升压转换器的输入。  
PWR  
PWR  
降压侧的开关节点引脚。它连接到内部降压低侧功MOSFET 的漏极以及内部降压高侧功率  
MOSFET 的源极。  
8
SW1  
PGND  
SW2  
9
PWR  
PWR  
PWR  
IC 的电源接地。  
升压侧的开关节点引脚。它连接到内部升压低侧功MOSFET 的漏极以及内部升压高侧功率  
MOSFET 的源极。  
10  
11  
VOUT  
降压/升压转换器的输出。  
电流检测放大器的正输入。ISP 引脚ISN 引脚之间连接的可选电流检测电阻可以限制输出电流。  
如果检测到的电压达到电流限值将激活慢速恒定电流控制环路并开始调ISP 引脚ISN 引脚之  
间的电压。ISP 引脚ISN 引脚VOUT 引脚连接到一起可以禁用输出电流限制功能。  
12  
13  
ISP  
ISN  
I
I
电流检测放大器的负输入。ISP 引脚ISN 引脚之间连接的可选电流检测电阻可以限制输出电流。  
如果检测到的电压达到电流限值将激活慢速恒定电流控制环路并开始调ISP 引脚ISN 引脚之  
间的电压。ISP 引脚ISN 引脚VOUT 引脚连接到一起可以禁用输出电流限制功能。  
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5-1. 引脚功(continued)  
引脚  
I/O  
说明  
编号  
名称  
14  
FB  
I
连接到电阻分压器的中心可对输出电压进行编程  
15  
16  
COMP  
CDC  
O
内部误差放大器的输出。在该引脚AGND 引脚之间连接环路补偿网络。  
电压输出ISP 引脚ISN 引脚之间检测到的电压成正比。在该引脚AGND 之间使用一个电阻器  
来增加输出电压以补偿电缆上由电缆电阻引起的压降。  
O
17  
18  
AGND  
VCC  
-
IC 的信号接地。  
O
内部稳压器的输出。在此引脚AGND 引脚之间需要一个大4.7μF 的陶瓷电容器。  
升压侧高MOSFET 栅极驱动器的电源。必须在此引脚SW2 引脚之间连接一0.1µF 的陶瓷电容  
器。  
19  
20  
21  
BOOT2  
BOOT1  
EXTVCC  
O
O
I
降压侧高MOSFET 栅极驱动器的电源。必须在此引脚SW1 引脚之间连接一0.1µF 的陶瓷电容  
器。  
VCC 选择内LDO 或外5V。将它连接至逻辑高电压或者保持悬空时可选择内LDO。将它  
连接至逻辑低电压时VCC 选择外5V。  
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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  
最大值  
单位  
42  
V
VINSW1  
BOOT1  
SW1+6  
6
V
V
SW10.3  
VCCPGCCFSWCOMPFBMODECDCDITH/  
0.3  
SYNCEXTVCC  
VOUTSW2ISPISN  
EN  
端子上的电压范  
(2)  
25  
20  
V
V
V
0.3  
-0.3  
BOOT2  
SW2+6  
SW20.3  
PGCCFSWCOMPFBMODECDCDITH/SYNC、  
EXTVCC  
VCC+0.3  
V
0.3  
(3)  
TJ  
-40  
150  
150  
°C  
°C  
运行结温TJ  
Tstg  
65  
贮存温度  
(1) 超出绝对最大额定值运行可能会对器件造成损坏。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。  
(2) 所有电压值都是以网络接地端为基准。  
(3) 高结温会缩短工作寿命。结温高125°C 工作寿命会缩短。  
6.2 ESD 等级  
单位  
人体放电模(HBM)ANSI/ESDA/JEDEC  
±2000  
JS-001(1)  
V(ESD)  
V
静电放电  
充电器件模(CDM)ANSI/ESDA/JEDEC  
JS-002 标准(2)  
±500  
(1) 上表所列级别ANSIESDA JEDEC JS-001 规定的通过级别。JEDEC JEP155 规定500V HBM 能够在标ESD 控制流程  
下安全生产。  
(2) 上表所列级别EIA-JEDEC JESD22-C101 规定的通过级别。JEDEC JEP157 指出250V CDM 可实现在标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  
3.0  
0.8  
1
标称值  
最大值  
36  
单位  
V
VIN  
VOUT  
L
输入电压范围  
输出电压范围  
有效电感范围  
有效输入电容范围  
有效输出电容范围  
工作结温  
22  
V
4.7  
22  
10  
µH  
µF  
µF  
°C  
CIN  
COUT  
TJ  
4.7  
10  
100  
1000  
125  
-40  
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6.4 热性能信息  
RYQ (VQFN)  
RYQ (VQFN)  
21 引脚  
EVM (2)  
27.5  
热指标(1)  
21 引脚  
单位  
标准  
RθJA  
43.4  
°C/W  
°C/W  
°C/W  
°C/W  
°C/W  
°C/W  
结至环境热阻  
RθJC(top)  
RθJB  
22.3  
7.4  
结至外壳顶部热阻  
结至电路板热阻  
不适用  
不适用  
0.7  
0.7  
ΨJT  
结至顶部特性参数  
结至电路板特征参数  
结至外壳底部热阻  
YJB  
7.2  
11.1  
RθJC(bot)  
不适用  
不适用  
(1) 有关新旧热指标的更多信息请参阅半导体IC 封装热指标应用报告。  
(2) TPS552892EVM-111 上测得4 2oz/1oz/1oz/2oz 91-mmx66-mm PCB。  
6.5 电气特性  
TJ = -40°C 125°CVIN = 12VVOUT = 20V。典型值TJ = 25°C 下测得除非另有说明。  
参数  
测试条件  
最小值 典型值 最大值  
单位  
电源  
VIN  
3.0  
2.8  
2.6  
36  
3.0  
2.7  
V
V
V
输入电压范围  
欠压锁定阈值  
2.9  
VIN 上升  
VIN 下降  
VVIN_UVLO  
2.65  
IC 启用无负载无开关。VIN = 3.0V  
24VVOUT = 0.8VVFB = VREF  
0.1VRFSW = 100kΩ,Tj 125°C  
760  
760  
860  
860  
µA  
µA  
VIN 引脚的静态电流  
VOUT 引脚的静态电流  
+
IQ  
IC 启用无负载无开关VIN  
=
3.0VVOUT = 3V 20VVFB = VREF  
+ 0.1VRFSW= 100kΩ,Tj 高达  
125°C  
IC 禁用VIN = 3.0V 14VTj 高达  
125°CEXTVCC 引脚悬空  
ISD  
0.8  
5.2  
3
µA  
V
VIN 引脚的关断电流  
VCC  
IVCC = 50mAVIN = 8VVOUT = 20V  
5.05  
5.45  
内部稳压器输出  
EN/UVLO  
VEN_H  
1.15  
V
V
EN 逻辑高电平阈值  
VCC = 3.0V 5.5V  
VCC = 3.0V 5.5V  
VCC = 3.0V 5.5V  
VCC = 3.0V 5.5V  
VCC = 3.0V 5.5V  
VUVLO = 1.3V  
VEN_L  
0.4  
0.04  
1.20  
EN 逻辑低电平阈值  
VEN_HYS  
VUVLO  
VUVLO_HYS  
IUVLO  
V
使能阈值迟滞  
1.23  
10  
5
1.26  
5.6  
V
EN/UVLO 引脚上UVLO 上升阈值  
UVLO 阈值迟滞  
mV  
µA  
4.4  
EN/UVLO 引脚上的拉电流  
输出  
VOUT  
0.8  
22  
V
V
输出电压范围  
VOVP  
22.5  
23.5  
1
24.5  
输出过压保护阈值  
过压保护迟滞  
VOVP_HYS  
V
IFB_LKG  
100  
20  
nA  
FB 引脚上的漏电流  
Tj 125°C  
IC 禁用VOUT = 20VVSW2 = 0VTj  
125°C  
IVOUT_LKG  
1
µA  
VOUT 引脚的漏电流  
基准电压  
VREF  
1.188  
1.2  
1.212  
V
FB 引脚上的基准电压  
电源开关  
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6.5 电气特(continued)  
TJ = -40°C 125°CVIN = 12VVOUT = 20V。典型值TJ = 25°C 下测得除非另有说明。  
参数  
测试条件  
最小值 典型值 最大值  
单位  
mΩ  
mΩ  
mΩ  
mΩ  
VOUT = 20VVCC = 5.2V  
22  
降压侧的低MOSFET 导通电阻  
降压侧的高MOSFET 导通电阻  
升压侧的低MOSFET 导通电阻  
升压侧的高MOSFET 导通电阻  
VOUT = 20VVCC = 5.2V  
VOUT = 20VVCC = 5.2V  
VOUT = 20VVCC = 5.2V  
14  
11  
11  
RDS(on)  
内部时钟  
RFSW = 100k  
RFSW = 8.4k  
升压模式  
180  
200  
2200  
90  
220  
2400  
145  
kHz  
kHz  
ns  
fSW  
开关频率  
2000  
tOFF_min  
tON_min  
VFSW  
最短关闭时间  
最短开启时间  
FSW 引脚的电压  
90  
130  
ns  
降压模式  
1
V
电流限制  
TPS552892VIN = 8VVOUT = 20V,  
FSW = 400kHzVCC = 5.2V  
ILIM_AVG  
7
8
13  
12  
50  
9
A
A
平均电感器电流限制  
TPS552892VIN = 8VVOUT = 20V,  
FSW = 400kHz  
ILIM_PK_H  
ILIM_PK_L  
高侧的峰值电感器电流限制  
低侧的峰值电感器电流限制  
TPS552892VIN = 8VVOUT = 20V,  
FSW = 400kHz  
A
ISP ISN 引脚之间的电流环路调节电  
VSNS  
48  
52  
mV  
电缆压降补偿  
RCDC = 20k或悬空VISP - VISN  
=
=
0.95  
1
40  
7.5  
0
1.05  
75  
V
50mV  
VCDC  
CDC 引脚上的电压  
FB 引脚灌电流  
RCDC = 20k或悬空VISP - VISN  
2mV  
mV  
µA  
µA  
µA  
外部输出反馈RCDC = 20kΩ,VISP  
VISN = 50mV  
-
-
7.23  
7.87  
0.3  
外部输出反馈RCDC = 20kΩ,VISP  
VISN = 0mV  
IFB_CDC  
外部输出反馈RCDC = 悬空VISP  
VISN = 50mV  
-
0
0.3  
误差放大器  
VFB = VREF + 400mVVCOMP  
1.5VVCC = 5V  
=
ISINK  
20  
60  
µA  
µA  
COMP 引脚灌电流  
COMP 引脚拉电流  
VFB = VREF - 400mVVCOMP = 1.5V,  
VCC = 5V  
ISOURCE  
VCCLPH  
VCCLPL  
GEA  
1.3  
0.7  
V
V
COMP 引脚上的高钳位电压  
COMP 引脚上的低钳位电压  
误差放大器跨导  
FPWM 模式VOUT = 1.8V 22V  
FPWM 模式  
190  
µA/V  
软启动  
tSS  
2.5  
3.6  
5
ms  
软启动时间  
展频  
VDITH/SYNC = 1.0VRFSW = 49.9kΩ;  
电压0.9V 上升  
IDITH_CHG  
2
2
µA  
µA  
抖动充电电流  
抖动放电电流  
VDITH/SYNC = 1.0VRFSW = 49.9kΩ;  
电压1.1V 下降  
IDITH_DIS  
VDITH_H  
VDITH_L  
1.07  
0.93  
V
V
抖动高阈值  
抖动低阈值  
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6.5 电气特(continued)  
TJ = -40°C 125°CVIN = 12VVOUT = 20V。典型值TJ = 25°C 下测得除非另有说明。  
参数  
测试条件  
最小值 典型值 最大值  
单位  
同步时钟  
VSNYC_H  
VSYNC_L  
tSYNC_MIN  
1.2  
V
V
同步时钟高电压阈值  
同步时钟低电压阈值  
同步时钟最小脉冲宽度  
0.4  
50  
ns  
断续  
tHICCUP  
76  
ms  
断续停止时间  
模式  
VMODE  
1.2  
V
V
MODE 逻辑高电平阈值  
MODE 逻辑低电平阈值  
VCC = 3V 5.5V  
VMODE  
0.4  
VCC = 3V 5.5V  
EXTVCC  
VEXTVCC  
VEXTVCC  
1.2  
V
V
EXTVCC 逻辑高电平阈值  
EXTVCC 逻辑低电平阈值  
VCC = 3V 5.5V  
VCC = 3V 5.5V  
0.4  
电源正常  
IPG_H  
VPG = 5V  
100  
nA  
V
输出高阻抗时流PG 引脚的漏电流  
PG 引脚的输出低电压范围  
VPG_L  
0.1  
0.1  
0.2  
4mA 灌电流  
限流指示  
ICC_H  
VCC = 5V  
100  
0.2  
nA  
V
输出高阻抗时流CC 引脚的漏电流  
CC 引脚的输出低电压范围  
VCC_L  
4mA 灌电流  
保护  
TSD  
175  
20  
°C  
°C  
TJ 上升  
热关断阈值  
热关断迟滞  
TSD_HYS  
TJ Tsd 以下  
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8
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TPS552892  
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6.6 典型特性  
VIN = 12VTA = 25°CfSW = 400kHz除非另有说明)  
100  
90  
80  
70  
60  
50  
40  
100  
90  
80  
70  
60  
50  
40  
30  
20  
10  
0
30  
VIN = 5 V  
VIN = 9 V  
VIN = 12 V  
VIN = 20 V  
VIN = 5 V  
VIN = 9 V  
VIN = 12 V  
VIN = 20 V  
20  
10  
0
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)  
6-1. 效率与输出电流间的关系  
VOUT = 5VFPWM  
6-2. 效率与输出电流间的关系,  
VOUT = 5VPFM  
100  
90  
80  
70  
60  
50  
40  
30  
20  
10  
0
VIN = 5 V  
VIN = 9 V  
VIN = 12 V  
VIN = 20 V  
0.0001  
0.001  
0.01  
0.1 0.2 0.5 1 2 3 5 710  
Output Current (A)  
6-3. 效率与输出电流间的关系,  
VOUT = 9VFPWM  
6-4. 效率与输出电流间的关系,  
VOUT = 9VPFM  
100  
100  
90  
80  
70  
60  
50  
40  
30  
20  
10  
0
90  
80  
70  
60  
50  
40  
30  
20  
10  
VIN = 5 V  
VIN = 9 V  
VIN = 12 V  
VIN = 20 V  
VIN = 5 V  
VIN = 9 V  
VIN = 12 V  
VIN = 20 V  
0
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)  
6-5. 效率与输出电流间的关系,  
VOUT = 12VFPWM  
6-6. 效率与输出电流间的关系,  
VOUT = 12VPFM  
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9
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TPS552892  
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6.6 典型特(continued)  
100  
90  
80  
70  
60  
50  
40  
30  
20  
10  
0
100  
90  
80  
70  
60  
50  
40  
30  
20  
10  
0
VIN = 5 V  
VIN = 9 V  
VIN = 12 V  
VIN = 20 V  
VIN = 5 V  
VIN = 9 V  
VIN = 12 V  
VIN = 20 V  
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)  
6-7. 效率与输出电流间的关系,  
VOUT = 15VFPWM  
6-8. 效率与输出电流间的关系,  
VOUT = 15VPFM  
100  
90  
80  
70  
60  
50  
40  
30  
20  
10  
VIN = 5 V  
VIN = 9 V  
VIN = 12 V  
VIN = 20 V  
0
0.0001  
0.001  
0.01  
0.1 0.2 0.5 1 2 3 5 710  
Output Current (A)  
6-9. 效率与输出电流间的关系,  
VOUT = 20VFPWM  
6-10. 效率与输出电流间的关系,  
VOUT = 20VPFM  
2400  
1.218  
1.212  
1.206  
1.2  
2200  
2000  
1800  
1600  
1400  
1200  
1000  
800  
1.194  
1.188  
1.182  
600  
400  
200  
0
-40  
-20  
0
20  
40  
60  
80  
100 120 140  
0
10  
20  
30  
40  
50  
60  
70  
80  
90 100  
Temperature (C)  
Resistance (k)  
6-12. 基准电压与温度间的关(VREF = 1.2V)  
6-11. 开关频率与设置电阻间的关系  
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TPS552892  
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6.6 典型特(continued)  
760  
750  
740  
730  
720  
710  
700  
690  
680  
1.2  
1.1  
1
0.9  
0.8  
0.7  
0.6  
0.5  
0.4  
Into VIN  
Into VOUT  
-40  
-20  
0
20  
40  
60  
80  
100 120 140  
-40  
-20  
0
20  
40  
60  
80  
100 120 140  
Temperature (°C)  
Temperature (°C)  
6-13. 静态电流与温度间的关系  
6-14. 关断电流与温度间的关系  
1.237  
1.2365  
1.236  
2500  
2000  
1500  
1000  
500  
1.2355  
1.235  
1.2345  
1.234  
2200 kHz  
200kHz  
1.2335  
1.233  
1.2325  
1.232  
0
-40  
-40  
-20  
0
20  
40  
60  
80  
100 120 140  
-20  
0
20  
40  
60  
80  
100 120 140  
Temperature (°C)  
Temperature (°C)  
6-15. ENABLE/UVLO 上升阈值与温度间的关系  
6-16. 开关频率与温度间的关系  
1.2  
1.1  
1
0.9  
0.8  
0.7  
0.6  
0.5  
0.4  
0.3  
0.2  
1
1.5  
2
2.5  
3
3.5  
4
4.5  
5
5.5  
6
Output Current (A)  
6-17. CDC 电压与输出电流间的关系RSENSE = 10mΩ  
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TPS552892  
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7 详细说明  
7.1 概述  
TPS552892 是集成了四个 MOSFET 8A 降压/升压直流/直流转换器。TPS552892 可在 3.0V 36V 的宽输入  
电压和 0.8V 22V 的宽输出电压范围内运行。可根据输入电压和设置的输出电压在降压模式、降压/升压模式和  
升压模式之间平稳转换。当输入电压大于输出电压时TPS552892 在降压模式下运行而当输入电压小于输出电  
压时则在升压模式下运行。当输入电压接近输出电压时TPS552892 以一个周期降压和一个周期升压的模式交  
替运行。  
TPS552892 使用平均电流模式控制方案。电流模式控制可提供简化的环路补偿对负载瞬态的快速响应以及固有  
的线路电压抑制。误差放大器将反馈电压与内部基准电压进行比较。误差放大器的输出决定了平均电感器电流。  
内部振荡器可配置为在 200kHz 2.2MHz 的宽频率范围内运行。内部振荡器还可与施加到 DITH/SYNC 引脚上  
的外部时钟同步。为了更大限度地降EMITPS552892 的开关频率抖动范围为设定频率±7%。  
在中等负载到重负载电流下TPS552892 会在固定频率 PWM 模式下运行。在轻负载条件下可将 TPS552892  
配置为自动转换PFM 模式或者强制进PWM 模式。  
TPS552892 可提供 8A 的平均电感器电流限制典型值。此外它还在瞬态时提供逐周期峰值电感器电流限制可  
保护器件免受超出上限的过流情况的影响。  
EN/UVLO 引脚上1.23V 精确电压阈值5µA 拉电流支持带迟滞的可编程输入欠压锁(UVLO)。输出过压保  
(OVP) 特性会关闭高FET以防损坏TPS552892 供电的器件。  
该器件提供断续模式选项可在输出短路时减少电源元件中的发热。TPS552892 会关断 76ms并以软启动的方  
式重新启动。  
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TPS552892  
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7.2 功能方框图  
L1  
C4  
C5  
SW1  
BOOT1  
BOOT2  
SW2  
R4  
VOUT  
VIN  
VIN  
VOUT  
C2  
VCC  
Current  
Sense  
C1  
VIN VOUT  
CDC  
R2  
I-V  
EXTVCC  
VCC  
SELECT  
LDO  
I_limit  
Iref  
Buck-Boost  
Control  
ISP  
VCC  
ISN  
R1  
R2  
C3  
FB  
Gm  
Gm  
BOOST  
BUCK  
COMP  
MODE  
R3  
Vref  
DAC  
PG  
CC  
Logic Core  
C6  
EN/UVLO  
PGND  
AGND  
Iref  
DAC  
VSYNC/DITH  
1.0V  
VCC  
VIN UVLO  
VOUT OVP  
Thermal  
VIN  
VOUT  
FSW  
fMOD  
R5  
DITH/SYNC  
C7  
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7.3 特性说明  
7.3.1 VCC 电源  
TPS552892 供电的内部 LDO VCC 引脚上输出稳定的 5.2V 电压。当 VIN 小于 VOUT 内部 LDO 通过比  
VIN 6.2V 上升阈值具有 0.3V 迟滞来选择电源。当 VIN 高于 6.2V LDO 的电源为 VIN。当 VIN 低于  
5.9V LDO 的电源VOUTVOUT VIN LDO 通过比VOUT 6.2V 上升阈值0.3V 迟  
来选择电源。当 VOUT 高于 6.2V LDO 的电源为 VOUT。当 VOUT 低于 5.9V LDO 的电源为 VIN表  
7-1 展示了内LDO 的电源选择。  
7-1. VCC 电源逻辑  
VIN  
VOUT  
VCC LDO 的输入  
VIN > 6.2V  
VIN < 5.9V  
VIN > VOUT  
VIN > VOUT  
VOUT > VIN  
VOUT > VIN  
VOUT > 6.2V  
VOUT < 5.9V  
VIN  
VOUT  
VOUT  
VIN  
7.3.2 EXTVCC 电源  
当输入电压和输出电压为高电平时为了更大程度地降低内部 LDO 的功率损耗可以在 VCC 引脚上施加 5V 外  
部电源TPS552892 供电。外部 5V 电源的输出电流应不小于 100mA 且必须在 4.75V 5.5V 的调节范围  
内。当 EXTVCC 引脚连接到逻辑低电平时器件会选择外部电源通过 VCC 引脚为器件供电。当 EXTVCC 引脚  
连接到逻辑高电平或悬空时器件会选择内LDO。  
7.3.3 输入欠压锁定  
输入电压低于 2.6V TPS552892 将被禁用。当输入电压高3V 可将 EN 引脚拉至 1.3V 以上的高电压,  
来启TPS552892。  
7.3.4 使能和可编UVLO  
TPS552892 具有双功能使能和欠压锁定 (UVLO) 电路。当 VIN 引脚上的输入电压高于 3V 的输入 UVLO 上升阈  
并且 EN/UVLO 引脚被拉至 1.15V 以上但低于 1.23V 的使能 UVLO 阈值时TPS552892 将被启用但仍  
处于待机模式。TPS552892 将开始检MODE 引脚逻辑状态。  
EN/UVLO 引脚具有精确的 UVLO 电压阈值可支持具有迟滞的可编程输入欠压锁定。当 EN/UVLO 引脚电压大  
1.23V UVLO 阈值时TPS552892 将被启用并执行开关操作。迟滞电IUVLO_HYS EN/UVLO 引脚流出,  
提供的迟滞可防止输入电压缓慢变化时出现噪声引起的开/关抖动。  
使用7-1 中所示的电阻分压器可使用方程1 计算导通阈值。  
R1  
8
= 8  
× (1 +  
)
+0(78.1 _10)  
78.1  
42  
(1)  
(2)  
其中  
VUVLO EN/UVLO 引脚1.23V UVLO 阈值  
UVLO 导通阈值和关断阈值之间的迟滞EN/UVLO 电阻分压器中的上电阻器设置可通过2 计算。  
¿8  
= +78.1_*;5 × 41  
+0(78.1)  
其中  
EN/UVLO 引脚上的电压高VUVLO IUVLO_HYS EN/UVLO 引脚流出的拉电流  
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VIN  
IUVLO_HYS  
R1  
EN/UVLO  
Enable  
R2  
C1  
UVLO Comparator  
1.23V  
7-1. EN/UVLO 引脚上具有电阻分压器的可编UVLO  
NMOSFET 与电阻分压器配合使用可实现逻辑使能和可编程 UVLO7-2 所示。EN 逻辑高电平必须大  
于使能阈值加NMOSFET Q1 VthQ1 还消除了关断模式下VIN UVLO 电阻分压器接地的漏电流。  
VIN  
R1  
IUVLO_HYS  
EN  
EN/UVLO  
Enable  
R2  
C1  
UVLO Comparator  
1.23V  
7-2. 逻辑使能和可编UVLO  
7.3.5 软启动  
当输入电压高于 UVLO 阈值EN/UVLO 引脚电压高于使能 UVLO 阈值时TPS552892 会在 3.6ms 内将内部  
基准电压0V 升高1.2V开始斜升输出电压。  
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7.3.6 关断  
EN/UVLO 引脚电压被拉0.4V 以下时TPS552892 处于关断模式并且所有功能都会被禁用。  
7.3.7 开关频率  
TPS552892 使用固定频率平均电流控制方案。在 FSW 引脚上放置一个电阻器可将开关频率设于 200kHz 和  
2.2MHz 之间。内部放大器可将此引脚保持于 1V 的固定电压。设置电阻介于最大值 100k和最小值 8.4k之  
间。可以使用方程3 来计算给定开关频率下的电阻。  
1000  
f
=
(MHz)  
+ 35  
(3)  
SW  
0.05 × R  
FSW  
其中  
RFSW FSW 引脚上的电(Ω)  
对于噪声敏感型应用TPS552892 可与施加到 DITH/SYNC 引脚的外部时钟信号同步。建议的外部时钟占空比范  
围为 30% 70%TPS552892 如果由外部时钟进行切换还必须将一个电阻器连接FSW 引脚。DITH/SYNC  
引脚上的外部时钟频率必须具有低于 0.4V 的低电平电压还必须处于电阻器设定的相应频率的 ±30% 以内。图  
7-3 是一种建议配置。  
External Clock  
DITH/SYNC  
FSW  
RFSW  
7-3. 外部时钟配置  
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7.3.8 开关频率抖动  
TPS552892 提供了可选开关频率抖动可在 DITH/SYNC 引脚与接地端之间连接一个电容器来启用。7-4 展示  
了抖动电路。对电容器进行充电和放电可在 DITH/SYNC 引脚上生成以 1V 为中心的三角波形。三角波形会在  
FSW 引脚上的电阻所设定标称频率±7% 范围内对振荡器频率进行调制。DITH/SYNC 引脚上的电容可设置调制  
频率。与大电容相比小电容可快速调制振荡器频率。为了使抖动电路有效降低峰值 EMI调制速率通常低于  
1kHz4 用于计算设置调制频FMOD 所需的电容。  
1
%
=
(()  
&+6*  
2.8 × 4(59 × (/1&  
(4)  
其中  
RFSW FSW 引脚上的开关频率设置电(Ω)  
FMOD 是抖动的调制频(Hz)  
连接 DITH/SYNC 引脚使其低于 0.4V 或高于 1.2V可禁用开关频率抖动。使用外部同步时钟时也会禁用抖  
动功能。  
1.07V  
1.0V  
0.93V  
DITH/SYNC  
CDITH  
FMOD  
FSW  
RFSW  
7-4. 开关频率抖动  
7.3.9 电感器电流限制  
TPS552892 可实现峰值电流和平均电感器电流限制。平均电流模式控制环路使用升压桥臂高侧 MOSFET 上的电  
流检测信息将电感器最大平均电流钳制8A典型值。  
除了平均电流限制之外还实现了瞬态下的峰值电流限制保护可保护器件免受超出上限的过流情况的影响。  
7.3.10 内部充电路径  
两个高侧 MOSFET 驱动器中的每一个都从其浮动自举电容器进行偏置该电容器通常在低侧 MOSFET 导通时通  
过外部和内部自举二极管VCC 重新充电。TPS552892 仅在降压或升压区域运行时其中一个高侧 MOSFET  
会持续导通。从 VOUT BOOT2 BOOT1或从 VIN BOOT1 BOOT2 的内部充电路径会将自举电容器  
充电VCC使高MOSFET 保持导通状态。  
7.3.11 输出电压设置  
TPS552892 输出电压是通过反馈电阻器配置的7-5 所示。使用方程式 5 计算输出电压FB 引脚提供基  
准电压。  
4($_72  
V176 = 8 × (1 +  
)
4'(  
4($_$6  
(5)  
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RSNS  
VOUT  
VOUT  
ISP  
RFB_UP  
ISN  
FB  
RFB_BT  
7-5. 输出电压设置  
TI 建议使100k的上拉电RFB_UP。基准电VREF 1.2V。  
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7.3.12 输出电流监控及电缆压降补偿  
TPS552892 CDC 引脚上输出的电压ISP 引脚ISN 引脚之间的输出电流检测电阻上的检测电压成正比。  
方程6 显示CDC 引脚上与检测到的输出电流相关的确切电压。  
V%&% = 20 × (8 F 8  
)
+52  
+50  
(6)  
为了补偿 USB 端口的输出与其供电设备之间的电缆上的压降可以在 TPS552892 CDC 引脚和 AGND 引脚之  
间放置一个电阻器按照负载电流的比例提升其输出电压。  
输出电压与 CDC 引脚提供的电流通过 CDC 引脚上的电阻器提供成正比上升。建议为反馈电阻分压器的上拉  
电阻使用 100k电阻。方程式 7 显示了与检测到的输出电流、CDC 引脚上的电阻以及输出电压反馈电阻分压器  
的上拉电阻相关的输出电压上升值。  
8
F 8  
+50  
+52  
V176_%&% = 3 × 4($_72 × (  
)
4%&%  
(7)  
其中  
RFB_UP 是输出FB 引脚之间的电阻分压器的上拉电阻器  
RCDC CDC 引脚上的电阻器  
如果 RFB_UP 100kΩ,输出电压上升值与检测到的输出电流以及 CDC 引脚上的电阻之间的关系如7-6 所  
示。  
VOUT_CDC(V)  
0.8  
RCDC=20K  
0.75V  
0.5V  
0.7  
0.6  
0.5  
0.4  
0.3  
0.2  
0.1  
RCDC=30K  
RCDC=75K  
0.2V  
0.1V  
RCDC=150K  
RCDC=floating  
40  
VISP œ VISN  
(mV)  
10  
20  
30  
50  
7-6. 输出电压上升值与输出电流间的关系  
7.3.13 输出电流限制  
ISP 引脚和 ISN 引脚之间放置一个电流检测电阻可对输出电流限制进行编程。ISP 引脚和 ISN 引脚之间的电  
压限制设置50mV。因此较小的电阻会获得较高的电流限制而较大的电阻会获得较低的电流限制。  
ISP ISN 引脚一起连接VOUT 引脚可禁用输出电流限制因为检测到的电压始终为零。  
7.3.14 过压保护  
TPS552892 提供输出过压保护。当检测到 VOUT 引脚上的输出电压典型值高23.5V TPS552892 会关断两  
个高侧 FET并导通两个低侧 FET直到其输出电压降低迟滞值使其低于输出过压保护阈值。此功能可防止输  
出端出现过压并保护连接到输出端的电路免受过压的影响。  
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7.3.15 输出短路保护  
除了平均电感器电流限制之外TPS552892 还可通过进入断续模式来实现输出短路保护。3.6ms 的软启动时间  
之后TPS552892 可监控平均电感器电流和输出电压。每当发生输出短路导致平均电感器电流达到电流限值,  
并且输出电压低于 0.8V 的时间达到 2ms TPS552892 就会关断开关 76ms典型值),然后重复软启动时  
3.6ms。断续模式有助于在输出短路或过流情况下减TPS552892 上的功率总耗散。  
7.3.16 电源正常  
TPS552892 集成了电源正常功能。电源正常输出包含一个开NMOS需要将一个外部上拉电阻连接到电压合适  
的电源VCCVOUT 达到目标输出电压的 95% PG 引脚将变为高电平。输出电压降至目标输出电压的  
90% 以下时PG 引脚将变为低电平。  
7.3.17 恒定电流输出指示  
TPS552892 集成了恒定电流输出指示功能。它包含一个开漏 NMOS需要将一个外部上拉电阻器连接到 VCC 等  
电压适用的电源。在 ISP 引脚和 ISN 引脚之间的电压达到 50mV CC 引脚会变为低电平延迟时间为  
128us。  
7.3.18 热关断  
TPS552892 受热关断电路保护此电路在内部结温超175°C典型值时关闭此器件。触发热关断后内部软  
启动电路会复位。当结温降至热关断阈值以20°C 的热关断迟滞以下时转换器会自动重新启动。  
7.4 器件功能模式  
在轻负载条件下TPS552892 PFM 或强制 PWM 模式下运行以满足不同的应用要求。PFM 模式可降低开  
关频率以减少开关损耗从而在轻负载条件下实现高效率。FPWM 模式可保持开关频率不变以避免出现不需要  
的低开关频率但效率会低PFM 模式。  
7.4.1 PWM 模式  
MODE 引脚连接至逻辑高电平时TPS552892 FPWM 模式下运行轻负载条件下的开关频率保持不变。当负  
载电流减小时内部误差放大器的输出也会降低使平均电感器电流降低减少从输入到输出的功率。如果输出  
电流进一步降低在关断期间流经电感器的电流会降为零。即使流经 MOSFET 的电流为零高侧 N-MOSFET 也  
不会关断。因此电感器电流在变为零后会改变方向。功率流将从输出流到输入。在这种情况下效率较低。但  
在轻负载条件下使用固定开关频率没有可闻噪声或其他可能由低开关频率引起的问题。  
7.4.2 节能模式  
TPS552892 可利用 PFM 模式提升轻负载条件下的效率。MODE 引脚连接到逻辑低电平时TPS552892 可在轻  
负载条件下以 PFM 模式工作。当 TPS552892 在轻负载条件下工作时内部误差放大器的输出会降低使电感器  
峰值电流降低减少为负载提供的功率。如果输出电流进一步降低在关断期间流经电感器的电流会降为零。  
TPS552892 在降压模式下运行时一旦电感器电流变为零降压侧的低侧开关就会关闭可防止从输出端到接地  
端的反向电流。TPS552892 在升压模式下运行时一旦电感器电流变为零升压侧的高侧开关就会关闭可防止  
从输出端到输入端的反向电流。输出电压下降后TPS552892 会继续执行开关。因此PFM 模式可减少开关周  
期并消除反向电感器电流造成的功率损耗从而在轻负载条件下实现高效率。  
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8 应用和实施  
备注  
以下应用部分中的信息不属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  
TPS552892 可在 3.0V 36V 的宽输入电压和 0.8V 22V 的宽输出电压范围内运行。TPS552892 可根据输入  
电压和设置的输出电压在降压模式、降压/升压模式和升压模式之间平稳转换。当输入电压大于输出电压时,  
TPS552892 在降压模式下运行而当输入电压小于输出电压时则在升压模式下运行。当输入电压接近输出电压  
TPS552892 以一个周期降压和一个周期升压的模式交替运行。开关频率由外部电阻器设置。为了降低高功率  
条件下的开关功率损耗建议将开关频率设置为 500kHz 以下。如果系统需要高于 500kHz 的开关频率建议设  
置开关电流下限以实现更好的热性能。  
8.2 典型应用  
L1  
4.7µH  
C5  
C4  
SW1  
BOOT1  
SW2 BOOT2  
VIN = 9V to 36V  
R4  
VOUT = 12V  
VOUT  
VIN  
C1  
C2  
VCC  
PGND  
ISP  
4 x 22µF  
C3  
AGND  
ON  
R1  
R2  
ISN  
EN/UVLO  
PG  
TPS552892  
OFF  
FB  
CC  
Internal Vcc  
EXTVCC  
COMP  
External Vcc  
DITH/SYNC  
FSW  
MODE  
CDC  
R3  
C6  
C8  
C7  
R2  
R5  
8-1. 9V 36V 输入电压12V 电源  
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8.2.1 设计要求  
8-1 中列出了设计参数:  
8-1. 设计参数  
参数  
输入电压  
9 V 36 V  
12V  
输出电压  
3A  
输出电流限制  
输出电压纹波  
轻负载时的运行模式  
±50mV  
FPWM  
8.2.2 详细设计过程  
8.2.2.1 开关频率  
TPS552892 的开关频率由 FSW 引脚上的电阻器设置。可以使用方程式 3 计算所需频率对应的电阻。对于这种高  
电流应用要降低开关功率损耗400kHz 的开关频率选择1% 标准电阻器阻值49.9k。  
8.2.2.2 输出电压设置  
输出电压由外部电阻分压器8-1 电路图中的 R1R2设置。对输出电压进行调节后FB 引脚上的电压典型  
VREF。然后通过方程8 R2 的值:  
R1  
R2 =  
(8)  
V
OUT  
1  
V
REF  
8.2.2.3 电感器选型  
由于电感器的选择会影响稳态运行、瞬态行为和环路稳定性因此电感器是进行电源稳压器设计时最重要的组  
件。有三种重要的电感器规格电感、饱和电流和直流电阻。  
TPS552892 1µH 10µH 的电感器配合使用。电感器的选择需考虑降压和升压运行模式。  
对于降压模式选择的电感器要将峰峰值电流纹波限制为最大输入电压下的最大电感器电流。9 展示CCM  
中电感与电感器纹波电流之间的关系。  
k
o
VIN(MAX)-VOUT ×VOUT  
L=  
IL(P-P)×fSW×VIN MAX  
:
;
(9)  
其中  
VIN(MAX) 为最大输入电压  
VOUT 是输出电压  
• ΔIL(P-P) 是电感器的峰峰值纹波电流  
fSW 为开关频率  
对于特定电感器VOUT 等于最大输入电压的一半时电感器纹波电流会达到最大值。选择更大的电感会产生  
更小的电感器电流纹波而选择更小的电感会产生更大的电感器电流纹波。  
对于升压模式选择的电感器要将峰峰值电流纹波限制为最大输出电压下的最大电感器电流。公式 10 展示了  
CCM 中电感与电感器纹波电流之间的关系。  
k
VIN× VOUT(MAX)-VIN  
o
L=  
IL(P-P)×fSW×VOUT(MAX)  
(10)  
其中  
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VIN 是输入电压  
VOUT(MAX) 是最大输出电压  
• ΔIL(P-P) 是电感器的峰峰值纹波电流  
fSW 为开关频率  
对于特定电感器VIN 等于最大输出电压的一半时电感器纹波电流可达到最大值。选择更大的电感会产生更  
小的电感器电流纹波而选择更小的电感会产生更大的电感器电流纹波。  
本应用示例选择了 4.7μH 的电感器约可产生最大的电感器电流纹波为降压模式下最高平均电感器电流的  
50%升压模式下最高平均电感器电流50%。  
在降压模式下电感器直流电流等于输出电流。在升压模式下电感器直流电流可通过11 计算得出。  
VOUT×IOUT  
IL(DC)  
=
VIN×  
(11)  
其中  
VOUT 是输出电压  
IOUT 是输出电流  
VIN 是输入电压  
η电源转换效率  
对于降压/升压转换器 TPS552892 的给定最大输出电流在最小输入电压和最大输出电压下可达到最大电感器直  
流电流。TPS552892 的电感器电流限制设置为高于计算得出的最大电感器直流电流可确TPS552892 能够  
提供所需的输出电流。  
在升压模式下电感器纹波电流由12 计算得出。  
:
VIN× VOUT-VIN  
;
IL(P-P)  
=
L×fSW×VOUT  
(12)  
其中  
• ΔIL(P-P) 是电感器纹波电流  
L 是电感器值  
fSW 为开关频率  
VOUT 是输出电压  
VIN 是输入电压  
因此电感器峰值电流通过13 计算。  
IL(P-P)  
IL(P) = IL(DC)  
+
2
(13)  
正常情况下建议使用的电感器峰峰值电流应小于电感器平均电流的 40%以获得最大输出电流。电感值较大的  
电感器会产生较小的纹波可降低电感器中的磁滞损耗和 EMI但同时负载瞬态响应时间也会增加。所选电感器  
的饱和电流必须高于计算出的峰值电流。  
转换效率取决于所选电感器电流路径的电阻与开MOSFET 相关的开关损耗和电感器内芯损耗。因此整体效  
率受电感器直流电阻 (DCR)开关频率下的等效串联电阻 (ESR) 内芯损耗的影响。8-2 出了为  
TPS552892 推荐的电感器。在本应用示例中选择了 Coilcraft 电感器 XAL7070-472因为它具有小尺寸、高饱  
和电流和DCR。  
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8-2. 建议的电感器  
DCR最大值)  
L (µH)  
饱和电流/额定热电(A)  
(L x W x H mm)  
供应商(1)  
器件型号  
(mΩ)  
14.3  
15.6  
16.5  
XAL7070-472ME  
VCHA085D-4R7MS6  
IHLP4040DZER4R7M01  
4.7  
4.7  
4.7  
15.2/10.5  
16.0/8.8  
17/9.5  
7.5 × 7.2 × 7.0  
8.7 × 8.2 × 5.2  
10.2 × 10.2 × 4.0  
Coilcraft  
Cyntec乾坤科技)  
Vishay  
(1) 请参阅第三方产品免责声明。  
8.2.2.4 输入电容器  
在降压模式下输入电容器可提供高纹波电流。输入电容器中RMS 电流根据14 计算。  
:
VOUT× VIN-VOUT  
;
¨
ICIN RMS; = I  
:
×
OUT  
VIN×VIN  
(14)  
其中  
ICIN(RMS) 是流经输入电容器RMS 电流  
IOUT 是输出电流  
输出电压为输入电压的一半时可产生最大 RMS 电流ICIN(RMS) = IOUT/2。建议使用陶瓷电容器以提供低  
ESR 和高纹波电流。总计 20µF 的有效电容对于此应用是个良好的起点。添加一个 0.1μF/0402 封装的陶瓷电容  
将其放置在靠VIN 引脚GND 引脚的位置可抑制高频噪声。  
8.2.2.5 输出电容器  
在升压模式下输出电容器会出现高纹波电流。输出电容器 RMS 纹波电流由公式 15 得出其中最小输入电压和  
最大输出电压对应于最大电容器电流。  
VOUT  
¨
ICOUT RMS; = I  
:
×
-1  
OUT  
VIN  
(15)  
其中  
ICOUT(RMS) 是流经输出电容器RMS 电流  
IOUT 是输出电流  
在此示例中最大输出纹RMS 电流1.7A。  
在升压模式下输出电容器ESR 会导致输出电压纹波可由16 计算得出。  
IOUT×VOUT  
VRIPPLE(ESR)  
=
×RCOUT  
VIN  
(16)  
其中  
RCOUT 是输入电容ESR  
在升压模式下该电容还会导致电容输出电压纹波可由17 计算得出。当输入电压达到最小值、输出电压达  
到最大值时电容会产生最大的输出电压纹波。  
VIN  
VOUT  
l
IOUT× 1-  
p
VRIPPLE(CAP)  
=
COUT×fSW  
(17)  
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通常需要结合使用陶瓷电容器和大容量电解电容器来提供低 ESR、高纹波电流和低输出电压纹波。根据所需  
的输出电压纹波使用16 17 COUT 所需的最小有效电容。  
添加一0.1μF/0402 封装的陶瓷电容器将其放置在靠VOUT 引脚GND 引脚的位置可抑制高频噪声。  
8.2.2.6 输出电流限制  
ISP ISN 引脚之间放置一个电流检测电阻器可实现输出电流限制。ISP ISN 引脚之间的限制电压值为  
50mV。在 ISP ISN 引脚之间选择的电流检测电阻应确保对于输出而言输出电流限制设置得足够高。输出电  
流限制设置电阻由18 计算得出。  
VSNS  
RSNS  
=
IOUT_LIMIT  
(18)  
其中  
VSNS ISP ISN 引脚之间的电流限制设置电压  
IOUT_LIMIT 是所需的输出电流限制  
由于功率耗散较大请确保电流检测电阻采用较大的封装具有足够的功率耗散能力。  
8.2.2.7 环路稳定性  
TPS552892 采用平均电流控制方案。内部电流环路使用内部补偿要求电感值必须大于 1.2/fSW。外部电压环路  
需要外部补偿。COMP 引脚是内部电压误差放大器的输出。一个由电阻器和陶瓷电容器组成的外部补偿网络连接  
COMP 引脚。  
TPS552892 以降压模式或升压模式运行。因此降压和升压运行模式都需要环路补偿。从环路稳定性的角度来  
两种补偿中限制性较高的应被选为整体补偿。通常对于设计为在降压模式或升压模式下运行的转换器由  
于存在右半平面零(RHPZ)升压模式补偿设计具有更严格的限制。  
升压模式下的功率级可通过19 建模。  
s
s
l
p l  
× 1-  
p
1+  
:
RLOAD× 1-D  
;
2N×fESRZ  
2N×fRHPZ  
GPS(s) =  
×
s
2×RSENSE  
1+  
2N×fP  
(19)  
其中  
RLOAD 是输出负载电阻  
D 是升压模式下的开关占空比  
RSENSE 是等效的内部电流检测电阻0.055Ω  
功率级有两个零点和一个极点由输出电容器和负载电阻生成。使用方程20 22 来计算这些值。  
2
fP =  
2N×RLOAD×COUT  
(20)  
(21)  
(22)  
1
fESRZ  
=
2N×RCOUT×COUT  
2
:
RLOAD× 1-D  
;
fRHPZ  
=
2N×L  
内部跨导放大器COMP 引脚上的补偿网络构成了环路的控制部分。控制部分的传递函数如23 所示。  
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s
l
p
1+  
GEA×REA×VREF  
VOUT  
2N×fCOMZ  
GC(s) =  
×
s
s
l
p
l
× 1 +  
p
1+  
2N×fCOMP1  
2N×fCOMP2  
(23)  
其中  
GEA 是误差放大器的跨导  
REA 是误差放大器的输出电阻  
VREF 是误差放大器的基准电压输入  
VOUT 是输出电压  
fCOMP1 fCOMP2 是补偿网络极点的频率  
fCOMZ 是补偿网络零点的频率  
开环总增益是 GPS(s) GC(s) 的乘积。下一步是选择环路交叉频fC在该频率下开环总增益10dB。环  
路增益在交叉之前保持0dB 以上的频率越高环路响应越快。通常环路增益在 0dB 交叉时的频率不高于开关  
fSW 1/10 RHPZ fRHPZ 1/5以较低者为准。  
然后根据24 26 RCCC CP 的值。  
2N×VOUT×R  
×COUT×fC  
SENSE  
RC =  
: ;  
1-D ×VREF×GEA  
(24)  
其中  
fC 是所选的交叉频率  
RLOAD×COUT  
CC =  
2×RC  
(25)  
(26)  
RCOUT×COUT  
CP=  
RC  
如果计算得出CP 10pF则可以将其保持开路状态。  
设计大45° 相位裕度和大10dB 增益裕度的环路可消除线路和负载瞬态期间的输出电压振铃。  
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8.2.3 应用曲线  
VOUT  
VOUT  
SW1  
SW2  
iL  
SW1  
SW2  
iL  
8-2. VIN = 12VVOUT = 5VIO = 5A 时的开关波  
FPWM  
8-3. VIN = 12VVOUT = 5VIO = 0A 时的开关波  
PFM  
VOUT  
VOUT  
SW1  
SW2  
iL  
SW1  
SW2  
iL  
8-4. VIN = 12VVOUT = 12VIO = 3A 时的开关波 8-5. VIN = 12VVOUT = 12VIO = 0A 时的开关波  
FPWM PFM  
VOUT  
VOUT  
SW1  
SW1  
SW2  
iL  
SW2  
iL  
8-6. VIN = 12VVOUT = 20VIO = 2A 时的开关波 8-7. VIN = 12VVOUT = 20VIO = 0A 时的开关波  
FPWM  
PFM  
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VOUT  
VOUT  
iL  
iL  
8-8. VIN = 12VVOUT = 5VRLOAD = 1.2Ω的启 8-9. VIN = 12VVOUT = 5VRLOAD = 1.2Ω的关  
动波形FPWM 断波形FPWM  
VIN  
VOUT  
VOUT  
iL  
Io  
8-10. VIN = 9V 20VVOUT = 12VIO = 3A,  
200μs 压摆率时的线路瞬态波形FPWM  
8-11. VIN = 12VVOUT = 5VIO = 2.5A 5A,  
20μs 压摆率时的负载瞬态波形FPWM  
VIN  
VOUT  
Io  
8-12. VIN = 12VVOUT = 5VRLOAD = 0.8Ω、RSNS = 10mΩ的输出电流波形FPWM  
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8.3 电源相关建议  
该器件可在 3.0V 36V 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。如果输入电源距离转换器  
超过几英寸那么除了陶瓷旁路电容器之外还需要额外的大容量电容。通常选择容值100μF 的铝电解电容  
器。  
8.4 布局  
8.4.1 布局指南  
对于所有开关电源尤其是以高开关频率和高电流运行的开关电源布局设计是一个重要的设计步骤。如果未仔  
细布局稳压器可能会出现不稳定和噪声问题。  
1. 0.1μF 小型封(0402) 陶瓷电容器放置VIN/VOUT 引脚附近可更大限度地减少高频电流环路从而  
改善高频噪(EMI) 辐射提升效率。  
2. PGND 引脚附近使用多GND 过孔PGND 连接到内部接地层也可提高热性能。  
3. 应尽量减SW1 SW2 环路区域因为它们是dv/dt 节点。在开关稳压器下方使用接地层可更大限度  
地减少层间耦合。  
4. 电流检测信ISP ISN RSENSE 之间采用开尔文连接RSENSE 端子IC 引脚之间平行布线。将  
电流检测信号的滤波电容器尽可能靠IC 引脚放置。  
5. BOOT1 自举电容器靠IC 放置并直接连接BOOT1 SW1 引脚。BOOT2 自举电容器靠IC 放  
并直接连接BOOT2 SW2 引脚。  
6. VCC 电容器靠IC 放置使用宽而短的迹线。VCC 电容器GND 端子通过三到四个过孔直接连接到  
PGND 平面。  
7. 将电源接地与模拟接地隔离。PGND 平面AGND 平面VCC 电容器的端子上连接。因此MOSFET 驱  
动器和寄生电感引起的噪声不会影响AGND 和内部控制电路。  
8. 补偿元件应尽量靠COMP 引脚放置。将补偿元件、反馈元件和其他敏感模拟电路远离电源元件、开关节点  
SW1 SW2 以及高电流布线防止噪声耦合到模拟信号中。  
9. 为了提高热性能建议TPS552892 下方使用散热过孔VIN 引脚连接到较大VIN 区域VOUT 引  
脚连接到较大VOUT 区域。  
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8.4.2 布局示例  
PGND  
17  
16  
15  
14  
AGND  
1
2
3
4
VIN  
VOUT  
PGND  
trace on bottom layer  
AGND plane on an inner layer  
The first inner layer is the PGND plane  
8-13. 布局示例  
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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 《使用条款》。  
9.4 商标  
HotRodand TI E2Eare trademarks of Texas Instruments.  
所有商标均为其各自所有者的财产。  
9.5 静电放电警告  
静电放(ESD) 会损坏这个集成电路。德州仪(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。  
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。  
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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ZHCSRE2A DECEMBER 2022 REVISED APRIL 2023  
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PACKAGE OUTLINE  
RYQ0021A  
VQFN - 1.0 mm max height  
S
C
A
L
E
3
.
0
0
0
PLASTIC QUAD FLATPACK - NO LEAD  
5.1  
4.9  
B
A
3.1  
2.9  
PIN 1 INDEX AREA  
0.5  
0.3  
0.3  
0.2  
DETAIL  
OPTIONAL TERMINAL  
TYPICAL  
C
1 MAX  
SEATING PLANE  
0.08 C  
0.05  
0.00  
2X 4.08  
SYMM  
0.3  
16X  
0.2  
0.38  
0.28  
(0.1) TYP  
SEE TERMINAL  
DETAIL  
13  
5
18X 0.5  
4
1
14  
SYMM  
2X  
1.5  
(2.35)  
17  
18  
21  
19  
20  
0.55  
0.35  
0.1  
0.5  
0.3  
4X  
12X  
2X 0.54  
C A B  
0.1  
C A B  
PIN 1 ID  
(OPTIONAL)  
0.3  
0.2  
0.05  
5X  
0.05  
0.1  
0.05  
C A B  
4226658/A 04/2021  
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.  
3. The package thermal pad must be soldered to the printed circuit board for thermal and mechanical performance.  
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EXAMPLE BOARD LAYOUT  
RYQ0021A  
VQFN - 1.0 mm max height  
PLASTIC QUAD FLATPACK - NO LEAD  
SYMM  
2X (0.54)  
(R0.05) TYP  
21  
18  
12X (0.6)  
1
21X (0.25)  
17  
5X  
(3.4)  
(2.8)  
(2.75)  
(2.35)  
SYMM  
18X (0.5)  
14  
4
4X (0.65)  
5
13  
(0.33)  
2X (4.08)  
4.8  
LAND PATTERN EXAMPLE  
SCALE:18X  
0.07 MIN  
ALL AROUND  
0.07 MAX  
ALL AROUND  
SOLDER MASK  
OPENING  
METAL  
SOLDER MASK  
OPENING  
METAL UNDER  
SOLDER MASK  
NON SOLDER MASK  
DEFINED  
(PREFERRED)  
SOLDER MASK  
DEFINED  
SOLDER MASK DETAILS  
4226658/A 04/2021  
NOTES: (continued)  
4. This package is designed to be soldered to a thermal pad on the board. For more information, see Texas Instruments literature  
number SLUA271 (www.ti.com/lit/slua271).  
5. Vias are optional depending on application, refer to device data sheet. If any vias are implemented, refer to their locations shown  
on this view. It is recommended that vias under paste be filled, plugged or tented.  
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EXAMPLE STENCIL DESIGN  
RYQ0021A  
VQFN - 1.0 mm max height  
PLASTIC QUAD FLATPACK - NO LEAD  
SYMM  
2X (0.54)  
21  
18  
16X (0.6)  
1
30X (0.25)  
SYMM  
17  
(2.8)  
(2.75)  
(2.4)  
15X  
(1)  
18X (0.5)  
14  
METAL  
TYP  
4
4X (0.65)  
13  
5
(0.33)  
2X (4.08)  
(4.8)  
SOLDER PASTE EXAMPLE  
BASED ON 0.125 mm THICK STENCIL  
PIN 7,8, 10 & 11 SOLDER COVERAGE = 88%  
PIN 9 SOLDER COVERAGE = 64%  
SCALE:20X  
4226658/A 04/2021  
NOTES: (continued)  
6. 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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PACKAGE OPTION ADDENDUM  
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11-May-2023  
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)  
TPS552892RYQR  
ACTIVE  
VQFN-HR  
RYQ  
21  
3000 RoHS & Green  
Call TI  
Level-2-260C-1 YEAR  
-40 to 125  
S52892  
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.  
OTHER QUALIFIED VERSIONS OF TPS552892 :  
Addendum-Page 1  
PACKAGE OPTION ADDENDUM  
www.ti.com  
11-May-2023  
Automotive : TPS552892-Q1  
NOTE: Qualified Version Definitions:  
Automotive - Q100 devices qualified for high-reliability automotive applications targeting zero defects  
Addendum-Page 2  
重要声明和免责声明  
TI“按原样提供技术和可靠性数据(包括数据表)、设计资源(包括参考设计)、应用或其他设计建议、网络工具、安全信息和其他资源,  
不保证没有瑕疵且不做出任何明示或暗示的担保,包括但不限于对适销性、某特定用途方面的适用性或不侵犯任何第三方知识产权的暗示担  
保。  
这些资源可供使用 TI 产品进行设计的熟练开发人员使用。您将自行承担以下全部责任:(1) 针对您的应用选择合适的 TI 产品,(2) 设计、验  
证并测试您的应用,(3) 确保您的应用满足相应标准以及任何其他功能安全、信息安全、监管或其他要求。  
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邮寄地址:Texas Instruments, Post Office Box 655303, Dallas, Texas 75265  
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