TPS56C231RNNR [TI]
具有 D-CAP3 控制功能的 3.8V 至 17V、12A 同步降压转换器 | RNN | 18 | -40 to 125;型号: | TPS56C231RNNR |
厂家: | TEXAS INSTRUMENTS |
描述: | 具有 D-CAP3 控制功能的 3.8V 至 17V、12A 同步降压转换器 | RNN | 18 | -40 to 125 转换器 |
文件: | 总32页 (文件大小:2888K) |
中文: | 中文翻译 | 下载: | 下载PDF数据表文档文件 |
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
TPS56C231 3.8V 至17V 输入、12A 同步降压转换器
1 特性
2 应用
• 输入范围为4.5V 至17V 时,无外部偏压
• 输入范围为3.8V 至17V 时,有外部偏压
• 支持12A 的连续输出电流
• TPS56C231 支持15A 峰值电流
• 集成式7.8mΩ和3.2mΩMOSFET
• 0.6V ±1% 基准电压(–40°C 至125°C 结温范围)
• 0.6V 至5.5V 输出电压范围
• 146 µA 低静态电流
• D-CAP3™ 控制模式,用于快速瞬态响应
• 支持陶瓷输出电容器
• 数据中心和企业计算POL
• 无线基础设施
• IPC、工厂自动化、PLC、测试测量
• 高端DTV
3 说明
TPS56C231 是一款具有自适应导通时间D-CAP3 控制
模式的高效率、小尺寸同步降压转换器。该器件不需要
外部补偿,因此易于使用并且仅需要很少的外部元件。
该器件非常适合空间受限的数据中心应用。
• 400kHz、800kHz 和1200kHz 的可选fSW
• 可选FCCM(强制持续导通模式),用以实现窄输
出电压纹波
• 可选Eco-mode(自动跳跃模式),用以实现较高
的轻负载效率
TPS56C231 具有颇具竞争力的特性,包括非常精确的
基准电压、快速负载瞬态响应、无需外部补偿、可调节
电流限制,以及可在轻负载条件下通过 MODE 引脚配
置进行选择的 Eco-mode 和 FCCM 两种运行模式。要
在轻负载条件下实现高效率,可选择 Eco-mode。要支
持严格的输出电压纹波要求, 可选择 FCCM 。
TPS56C231 可在–40°C 至125°C 结温范围内运行。
• 可选5V 外部偏置,可提升效率
• 预偏置启动功能
• 可调节软启动,默认软启动时间为1.2ms
• 电源正常状态指示器,可监控输出电压
• 具有断续重启功能的两个可调节电流限制设置
TPS56C231(14.7A,17A)和TPS56C231L
(11.5A,13.8A)
封装信息
封装(1)
封装尺寸(标称值)
器件型号
RNN(VQFN-HR,
18)
TPS56C231
3.50mm × 3.50mm
• 非闭锁UV、OV、OT 和UVLO 保护
• 与12A TPS56C215、8A TPS568231 和
TPS568215 引脚对引脚兼容
(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。
• -40°C 至125°C 的工作结温范围
• 3.5mm × 3.5mm、18 引脚HotRod™ QFN 封装
100
95
90
85
80
75
70
65
VIN
VIN
BOOT
VREG5
EN
SW
VOUT
PGOOD
MODE
VREG5
FB
SS
60
VIN=12V, VOUT=1.2V, 400kHz
VIN=12V, VOUT=3.3V, 400kHz
VIN=12V, VOUT=5V, 400kHz
55
AGND
PGND
50
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
Output Current (A)
效率,FCCM 模式
简化原理图
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: SLVSGB5
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
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..................................................................5
6.5 电气特性......................................................................5
6.6 典型特性......................................................................7
7 详细说明.......................................................................... 13
7.1 概述...........................................................................13
7.2 功能方框图................................................................14
7.3 特性说明....................................................................15
7.4 器件功能模式............................................................ 19
8 应用和实施.......................................................................20
8.1 应用信息....................................................................20
8.2 典型应用....................................................................20
8.3 电源相关建议............................................................ 24
8.4 布局...........................................................................24
9 器件和文档支持............................................................... 26
9.1 器件支持....................................................................26
9.2 接收文档更新通知..................................................... 26
9.3 支持资源....................................................................26
9.4 商标...........................................................................26
9.5 静电放电警告............................................................ 26
9.6 术语表....................................................................... 26
10 机械、封装和可订购信息...............................................26
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
日期
修订版本
说明
*
2022 年8 月
初始发行版
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
2
Submit Document Feedback
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
5 引脚配置和功能
BOTTOM VIEW
TOP VIEW
AGND 12
VIN 11
1 BOOT
2 VIN
BOOT 1
VIN 2
12 AGND
11 VIN
PGND 10
PGND 9
PGND 8
3 PGND
4 PGND
5 PGND
PGND 3
PGND 4
PGND 5
10 PGND
9 PGND
8 PGND
7
6
6
7
SW
SW
图5-1. 18 引脚VQFN RNN 封装(底视图和顶视图)
表5-1. 引脚功能
引脚
类型
(1)
说明
名称
编号
BOOT
1
I
高侧MOSFET 栅极驱动电压的电源输入。在BOOT 和SW 之间连接自举电容器。
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。
VIN
2,11
P
3、4、5、
8、9、10
PGND
G
控制器电路和内部电路的电源GND 引脚。用较短的布线连接到AGND。
SW
O
G
I
6、7
12
开关节点引脚。将输出电感器连接到该引脚。
AGND
FB
内部模拟电路的地。用较短的布线将AGND 连接到PGND 平面。
转换器反馈输入。连接到输出电压和AGND 之间电阻分压器的中心抽头。
13
软启动时间选择引脚。连接外部电容器可设置软启动时间,如果未连接外部电容器,则转换器将在1.2ms 内启
动。
SS
14
15
16
17
18
O
I
启用输入控制,让该引脚悬空将启用转换器。该引脚还可连接到VIN 和EN 之间电阻分压器的中心抽头来调节
输入UVLO。
EN
开漏电源正常指示器。如果输出电压超出PGOOD 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。
PGOOD
VREG5
MODE
O
I/O
I
4.7V 内部LDO 输出,也可通过5V 输入从外部驱动。该引脚为内部电路和栅极驱动器提供电压。使用4.7µF
电容器对该引脚旁路。
开关频率、电流限制选择和轻负载运行模式选择引脚。针对表7-2 中所示的不同MODE 选项,将该引脚连接到
VREG5 和AGND 之间的电阻分压器。
(1) I = 输入,P = 电源,G = 接地,O = 输出
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
Submit Document Feedback
3
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
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
-0.3
-2
最大值
20
单位
VIN
SW
19
-5
25
22
25
SW(10ns 瞬态值)
VIN-SW
VIN-SW(10ns 瞬态值)
EN
引脚电压
6.5
6.5
7.5
–0.3
V
BOOT-SW
-0.3
BOOT-SW(10ns 瞬态值)
BOOT
–0.3
–0.3
-0.3
25.5
6.5
6
SS、MODE、FB
VREG5
–0.3
-0.3
-40
PGOOD
6.5
150
150
TJ
°C
°C
工作结温
存储温度
Tstg
-55
(1) 超出绝对最大额定值的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。如果在建议运行条件之外但又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,这可能会影响器件
的可靠性、功能性和性能,并缩短器件的寿命。
6.2 ESD 等级
值
单位
人体放电模型(HBM),符合ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 标准(1)
充电器件模型(CDM),符合ANSI/ESDA/JEDEC JS-002 标准(2)
±2000
V(ESD)
V
静电放电
±500
(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
3.8
标称值
最大值
单位
V
VIN
17
17
SW
-1.8
V
引脚电压
BOOT
23.5
5.5
12
V
V
–0.1
–0.1
0
VREG5、MODE、FB、PGOOD、EN
ILOAD
TJ
A
输出电流
工作结温
-40
125
°C
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
4
Submit Document Feedback
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
6.4 热性能信息
RNN (JEDEC)
RNN (TI EVM)
热指标(1)
单位
18 引脚
RθJA
RθJC(top)
RθJB
ψJT
49.9
24.9
11.3
0.5
27
不适用(2)
不适用(2)
0.4
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
结至环境热阻
结至外壳(顶部)热阻
结至电路板热阻
结至顶部特征参数
结至电路板特征参数
11
10
ψJB
(1) 有关传统和新热指标的更多信息,请参阅IC 封装热指标应用报告。
(2) 不适用于EVM 布局
6.5 电气特性
TJ = –40°C 至125°C,VIN = 12V(除非另有说明)
参数
条件
最小值
典型值
最大值 单位
电源电流
IIN
146
9.3
µA
µA
VIN 电源电流
VIN 关断电流
TJ = 25°C,VEN = 5V,非开关
IVINSDN
VEN = 0V
逻辑阈值
VENH
1.175
1.025
1.225
1.104
0.121
1.91
1.3
V
V
EN 高电平阈值电压
EN 低电平阈值电压
VENL
1.15
VENHYS
IENp1
V
VEN = 1.0 V
VEN = 1.3 V
0.35
3
2.95
5.5
µA
µA
EN 上拉电流
IENp2
4.197
反馈电压
TJ = 25°C
598
597.5
594
600
600
600
600
602
602.5
602.5
606
mV
mV
mV
mV
TJ = 0°C 至85°C
TJ = -40°C 至85°C
TJ = –40°C 至125°C
VFB
FB 电压
594
LDO 电压
VREG5
ILIM5
4.58
100
4.7
4.83
200
V
LDO 输出电压
TJ = –40°C 至125°C
TJ = –40°C 至125°C
150
mA
LDO 输出电流限制
UVLO
4.25
3.52
730
3.32
3.24
80
V
V
VREG5 上升电压
UVLO
UVLO 阈值
VREG5 下降电压
mV
V
VREG5 迟滞
VIN 上升电压,VREG5 = 4.7V
VIN 下降电压,VREG5 = 4.7V
VIN 迟滞,VREG5 = 4.7V
UVLO,
VREG5 =
4.7V
V
UVLO 阈值,VREG5 = 4.7V
mV
MOSFET
RDS(on)H
TJ = 25°C,VVREG5 = 4.7V
TJ = 25°C,VVREG5 = 4.7V
7.8
3.2
mΩ
mΩ
高侧开关电阻
低侧开关电阻
RDS(on)L
导通计时器控制
VIN = 17V,VOUT = 0.6V,fSW
=
SW 最短导通时间(1)
SW 最短关断时间
tON min
t 关闭
60
ns
ns
1200kHz
VFB = 0.5V
310
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
Submit Document Feedback
5
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
6.5 电气特性(continued)
TJ = –40°C 至125°C,VIN = 12V(除非另有说明)
参数
条件
最小值
典型值
最大值 单位
软启动和输出放电
内部软启动时间,TJ = –40°C 至
125°C
tSS
1.2
ms
软启动时间
Iss
4.9
6
7.1
µA
TJ = –40°C 至125°C
软启动充电电流
放电电阻
RDIS
TJ = 25°C,VOUT = 0.5V,VEN = 0V
370
Ω
电流限制
12
14
14.7
17
16.8
19.2
A
A
A
A
A
A
ILIM-1 选项,谷值电流
ILIM 选项,谷值电流
ILIM-1 选项,谷值电流
ILIM 选项,谷值电流
谷值电流
TPS56C231 电流限制(低侧拉电流)
TPS56C231L 电流限制(低侧拉电流)
IOCL
9.775
11.73
11.5
13.8
4.9
4
13.225
15.87
TPS56C231 电流限制(低侧负电流)
TPS56C231L 电流限制(低侧负电流)
INOCL
谷值电流
电源正常
84%
93%
116%
108%
128
VFB 下降(故障)
VFB 上升(正常)
VFB 上升(故障)
VFB 下降(正常)
VPGOODTH
PGOOD 阈值
µs
µs
V
从低电平到高电平的延迟
从高电平到低电平的延迟
IOL=4mA
tPGOODLY
PGOOD 延迟时间
14
VPG_L
IPGLK
0.4
1
PGOOD 灌电流
PGOOD 漏电流
VPGOOD = 5.5V
uA
输出欠压和过压保护
VOVP
121%
52
70%
1
输出OVP 阈值
OVP 检测
TOVPDEL
VUVP
µs
输出OVP 响应延迟
输出UVP 阈值
断续检测
tUVPDGL
tUVPDEL
tUVPEN
热关断
ms
UVP 传播抗尖峰脉冲
相对于SS 时间的输出断续延迟
相对于SS 时间的输出断续使能延迟
1
UVP 检测
UVP 检测
周期
周期
7
160
15
°C
°C
关断温度
迟滞
热关断阈值(1)
TSDN
(1) 未经生产测试
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
6
Submit Document Feedback
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
6.6 典型特性
TJ = –40°C 至125°C,VIN = 12V(除非另有说明)
154
152
150
148
146
144
142
140
11.5
11
10.5
10
9.5
9
8.5
8
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
Junction Temperature (°C)
Junction Temperature (°C)
图6-1. 静态电流与温度间的关系
图6-2. 关断电流与温度间的关系
0.602
10.5
10
9.5
9
0.601
0.6
0.599
0.598
0.597
0.596
0.595
0.594
8.5
8
7.5
7
6.5
6
-40
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
Junction Temperature (°C)
Junction Temperature (°C)
图6-3. 基准电压与温度间的关系
图6-4. 高侧RDS(on) 与温度间的关系
4.5
4.3
4.1
3.9
3.7
3.5
3.3
3.1
2.9
2.7
2.5
6.1
6
5.9
5.8
5.7
5.6
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
Junction Temperature (°C)
Junction Temperature (°C)
图6-5. 低侧RDS(on) 与温度间的关系
图6-6. 软启动充电电流与温度间的关系
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
Submit Document Feedback
7
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
6.6 典型特性(continued)
TJ = –40°C 至125°C,VIN = 12V(除非另有说明)
3.1
2.8
2.5
2.2
1.9
1.6
1.3
1
5.1
4.8
4.5
4.2
3.9
3.6
3.3
3
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
Junction Temperature (°C)
Junction Temperature (°C)
图6-7. 使能上拉电流,VEN = 1V
图6-8. 使能上拉电流,VEN = 1.3V
19
16
15
14
13
12
11
10
9
ILIM
ILIM-1
ILIM
ILIM-1
18
17
16
15
14
13
12
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
Junction Temperature (°C)
Junction Temperature (°C)
图6-9. TPS56C231 电流限制与温度间的关系
图6-10. TPS56C231L 电流限制与温度间的关系
100
90
80
70
60
50
40
30
20
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
VIN=5V, VOUT=1.2V, 400kHz
VIN=12V, VOUT=1.2V, 400kHz
VIN=5V, VOUT=1.2V, 400kHz
VIN=12V, VOUT=1.2V, 400kHz
0.001
0.01
0.1
1
10 20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
Output Current (A)
Output Current (A)
图6-11. 效率,DCM 模式,fSW = 400kHz
图6-12. 效率,FCCM 模式,fSW = 400kHz
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
8
Submit Document Feedback
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
6.6 典型特性(continued)
TJ = –40°C 至125°C,VIN = 12V(除非另有说明)
100
90
80
70
60
50
40
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
30
20
VIN=5V, VOUT=1.2V, 800kHz
VIN=12V, VOUT=1.2V, 800kHz
VIN=5V, VOUT=1.2V, 800kHz
VIN=12V, VOUT=1.2V, 800kHz
0.001
0.01
0.1
1
10 20
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
Output Current (A)
Output Current (A)
图6-13. 效率,DCM 模式,fSW = 800kHz
图6-14. 效率,FCCM 模式,fSW = 800kHz
100
90
80
70
60
50
40
30
20
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
VIN=5V, VOUT=1.2V, 1200kHz
VIN=12V, VOUT=1.2V, 1200kHz
VIN=5V, VOUT=1.2V, 1200kHz
VIN=12V, VOUT=1.2V, 1200kHz
0.001
0.01
0.1
Output Current (A)
1
10 20
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
Output Current (A)
图6-15. 效率,DCM 模式,fSW = 1200kHz
图6-16. 效率,FCCM 模式,fSW = 1200kHz
100
90
80
70
60
50
40
30
20
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
VIN=12V, VOUT=1.2V, 400kHz
VIN=12V, VOUT=3.3V, 400kHz
VIN=12V, VOUT=5V, 400kHz
VIN=12V, VOUT=1.2V, 400kHz
VIN=12V, VOUT=3.3V, 400kHz
VIN=12V, VOUT=5V, 400kHz
0.001
0.01
0.1
1
10 20
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
Output Current (A)
Output Current (A)
图6-17. 效率,DCM 模式,fSW = 400kHz
图6-18. 效率,FCCM 模式,fSW = 400kHz
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
Submit Document Feedback
9
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
6.6 典型特性(continued)
TJ = –40°C 至125°C,VIN = 12V(除非另有说明)
100
90
80
70
60
50
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
40
VIN=12V, VOUT=1.2V, 800kHz
VIN=12V, VOUT=3.3V, 800kHz
VIN=12V, VOUT=5V, 800kHz
VIN=12V, VOUT=1.2V, 800kHz
VIN=12V, VOUT=3.3V, 800kHz
VIN=12V, VOUT=5V, 800kHz
30
20
0.001
0.01
0.1
1
10 20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
Output Current (A)
Output Current (A)
图6-19. 效率,DCM 模式,fSW = 800kHz
图6-20. 效率,FCCM 模式,fSW = 800kHz
100
90
80
70
60
50
40
30
20
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
VIN=12V, VOUT=1.2V, 1200kHz
VIN=12V, VOUT=3.3V, 1200kHz
VIN=12V, VOUT=5V, 1200kHz
VIN=12V, VOUT=1.2V, 1200kHz
VIN=12V, VOUT=3.3V, 1200kHz
VIN=12V, VOUT=5V, 1200kHz
0.001
0.01
0.1
Output Current (A)
1
10 20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
Output Current (A)
图6-21. 效率,DCM 模式,fSW = 1200kHz
图6-22. 效率,FCCM 模式,fSW = 1200kHz
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
1.208
1.206
1.204
1.202
1.2
Ext-5VCC, VIN=5V, VOUT=1.2V, 800kHz
Ext-5VCC, VIN=12V, VOUT=1.2V, 800kHz
Internal 5VCC, VIN=5V, VOUT=1.2V, 800kHz
Internal 5VCC, VIN=12V, VOUT=1.2V, 800kHz
1.198
1.196
VIN=5V, VOUT=1.2V
VIN=12V, VOUT=1.2V
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
0.001
0.01
0.1
1
10 20
Output Current (A)
Output Current (A)
图6-24. 负载调节,fSW = 800kHz
图6-23. 效率,外部VCC 与内部VCC,DCM 模式,fSW = 800kHz
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
10
Submit Document Feedback
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
6.6 典型特性(continued)
TJ = –40°C 至125°C,VIN = 12V(除非另有说明)
450
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
VIN=5V, VOUT=1.2V
VIN=12V, VOUT=1.2V
VIN=5V, VOUT=1.2V
VIN=12V, VOUT=1.2V
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0.001
0.01
0.1
Output Current (A)
1
10 20
0.001
0.01
0.1
Output Current (A)
1
10 20
图6-25. fSW 负载调节,DCM 模式,fSW = 400kHz
图6-26. fSW 负载调节,DCM 模式,fSW = 800kHz
600
1200
VIN=5V, VOUT=1.2V
VIN=12V, VOUT=1.2V
1000
800
600
400
200
0
550
500
450
400
350
300
VIN=5V, VOUT=1.2V
VIN=12V, VOUT=1.2V
0.001
0.01
0.1
Output Current (A)
1
10 20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
Output Current (A)
图6-28. fSW 负载调节,FCCM 模式,fSW = 400kHz
1200
图6-27. fSW 负载调节,DCM 模式,fSW = 1200kHz
900
1150
1100
1050
1000
950
850
800
750
700
650
600
550
500
900
850
800
VIN=5V, VOUT=1.2V
VIN=12V, VOUT=1.2V
VIN=5V, VOUT=1.2V
VIN=12V, VOUT=1.2V
750
700
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
Output Current (A)
Output Current (A)
图6-29. fSW 负载调节,FCCM 模式,fSW = 800kHz
图6-30. fSW 负载调节,FCCM 模式,fSW = 1200kHz
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
Submit Document Feedback
11
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
6.6 典型特性(continued)
TJ = –40°C 至125°C,VIN = 12V(除非另有说明)
600
550
500
450
400
350
300
900
850
800
750
700
650
600
550
500
VIN=12V, VOUT=1.2V
VIN=12V, VOUT=3.3V
VIN=12V, VOUT=5V
VIN=12V, VOUT=1.2V
VIN=12V, VOUT=3.3V
VIN=12V, VOUT=5V
250
200
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
Output Current (A)
图6-31. fSW 负载调节,FCCM 模式,fSW = 400kHz
1300
Output Current (A)
图6-32. fSW 负载调节,FCCM 模式,fSW = 800kHz
500
VIN=12V, VOUT=1.2V
VIN=12V, VOUT=3.3V
VIN=12V, VOUT=5V
1200
1100
1000
900
400
300
200
100
0
VIN=12V, VOUT=1.2V
VIN=12V, VOUT=3.3V
VIN=12V, VOUT=5V
800
700
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
0.001
0.01
0.1
Output Current (A)
1
10 20
Output Current (A)
图6-33. fSW 负载调节,FCCM 模式,fSW = 1200kHz
1000
图6-34. fSW 负载调节,DCM 模式,fSW = 400kHz
1400
VIN=12V, VOUT=1.2V
VIN=12V, VOUT=3.3V
VIN=12V, VOUT=5V
VIN=12V, VOUT=1.2V
VIN=12V, VOUT=3.3V
VIN=12V, VOUT=5V
1200
1000
800
600
400
200
0
800
600
400
200
0
0.001
0.01
0.1
Output Current (A)
1
10 20
0.001
0.01
0.1
Output Current (A)
1
10 20
图6-35. fSW 负载调节,DCM 模式,fSW = 800kHz
图6-36. fSW 负载调节,DCM 模式,fSW = 1200kHz
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
12
Submit Document Feedback
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
7 详细说明
7.1 概述
TPS56C231x 是可在 3.8V 至 17V 输入电压 (VIN) 范围内运行的高密度同步降压转换器。该器件具有 7.8mΩ 和
3.2mΩ 的集成 MOSFET,可实现高达 12A 的高效率。该器件采用 D-CAP3 控制模式,无需外部补偿元件即可提
供快速瞬态响应,并具有精确的反馈电压。相应的控制拓扑支持在较高负载条件下的 FCCM 运行模式与较轻负载
条件下的 Eco-mode 运行模式之间进行无缝切换。Eco-mode 使 TPS56C231x 能够在轻负载条件下保持高效率。
TPS56C231x 既能够适应低等效串联电阻(ESR) 输出电容器(如POSCAP 或SP-CAP),也能够适应超低ESR
陶瓷电容器。
TPS56C231x 具有三种可选开关频率 (fSW):400kHz、800kHz 和 1200kHz。这些频率有助于灵活地优化设计以
实现更高的效率或更小的尺寸。该器件有两个可选的电流限制。所有这些选项都是通过在MODE 引脚上选择合适
的电压来进行配置。TPS56C231 具有更高的OCP 来支持更高的峰值电流要求。
TPS56C231x 有一个 4.7V 的内部 LDO 可为所有内部电路产生偏置。该器件允许利用 VREG5 引脚上的外部电压
对这个内部 LDO 进行过驱,从而提高转换器的效率。欠压锁定 (UVLO) 电路会监测 VREG5 引脚电压,以便保护
内部电路免受低输入电压的影响。该器件在 EN 引脚上有一个内部上拉电流源,即使在 EN 引脚悬空的情况下也
可以启用该器件。
可以通过将电容器连接到SS 引脚来选择软启动时间。该器件不受输出短路、欠压和过热情况的影响。
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
Submit Document Feedback
13
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
7.2 功能方框图
PG high
threshold
PGOOD
+
+
UV threshold
+
+
UV
OV
PG Logic
PG low
threshold
VIN
OV threshold
+
VREG5
LDO
Vref
VREGOK
UVLO
+
+
+
PWM
FB
SS
SS
BOOT
VIN
Internal SS
+
Control Logic
ꢀꢁOn/Off time
ꢀꢁMinimum On/Off
ꢀꢁInternal/External VREG5
ꢀꢁOVP/UVP/TSD
ꢀꢁFCCM/SKIP
Ripple injection
SW
SW
XCON
ꢀꢁSoft-Start
ꢀꢁPGOOD
One Shot
PGND
Ip1
Ih
+
+
EN
OCL
+
+
ZC
Light Load Operation/
Current Limit/
Switching Frequency
Mode
NOCL
THOK
+
OT threshold
Discharge Control
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
14
Submit Document Feedback
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
7.3 特性说明
7.3.1 PWM 运行和D-CAP3 控制模式
TPS56C231x 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的输入电压、转换器的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。产生的输出斜坡将馈送到 FB 引脚来模拟输出电压纹波,因此能够支持使用 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。
TPS56C231x 包含一个误差放大器,可使输出电压变得非常准确。该误差放大器在其他类型的 D-CAP3 控制模式
中不存在。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。与 TPS56C231x 配合使用的输出滤波
器是低通L-C 电路。此L-C 滤波器具有方程式1 中所示的双极点。
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TPS56C231x 的内部增益设定的。低频L-C 双极点
具有 180 度同相压降。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程 –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根据所选的开关频率进行更改,如表7-1 所示。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。
表7-1. 纹波注入零点
开关频率(kHz)
零点位置(kHz)
400
800
17.8
27.1
29.8
1200
7.3.2 Eco-mode 控制
TPS56C231x 采用 Eco-mode 控制设计,可提高轻负载条件下的效率。可以使用 MODE 引脚选择此选项,如表
7-2 所示。当输出电流随着重负载条件降低时,电感器电流也会降低。如果输出电流减小到足够程度,电感器电流
的谷值将达到零电平,这是连续导通模式和不连续导通模式之间的边界。当检测到电感器电流为零时,低侧
MOSFET 会关断。随着负载电流进一步降低,转换器会进入不连续导通模式。导通时间与连续导通模式下的导通
时间大致相同。关断时间会增加,因为在负载电流较小时对输出进行放电需要更长时间。使用方程式 2 可计算转
换到Eco-mode 运行状态时的轻负载电流(IOUT(LL))。
(V -VOUT ) × VOUT
1
IN
IOUT(LL)
=
×
2 × LOUT × FSW
V
IN
(2)
确定应用要求后,在设计中采用的输出电感 (LOUT),应使电感器峰峰值纹波电流大约介于 IOUT(max)(应用中的峰
值电流)的20% 与30% 之间。适当调整电感器的大小,使谷值电流不会达到负低侧电流限值。
7.3.3 4.7V LDO
VREG5 引脚是内部4.7V 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4.7µF
电容器将 VREG5 引脚旁路掉。高于 LDO 内部输出电压的外部电压可以覆盖内部 LDO,在检测到更高电压后将
其切换至外部电源轨。此操作可以提高转换器的效率,因为静态电流现在从这个外部电源轨而不是从输入电源流
出。UVLO 电路监测 VREG5 引脚电压,并在 VREG5 降至低于 UVLO 阈值时禁用输出。在 VREG5 电源轨上使
用外部偏置时,可以采用任何上电和断电时序,但必须了解的是,如果 VREG5 电源轨上有放电路径可以从
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
Submit Document Feedback
15
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
VREG5 拉取高于LDO 内部电流限制(ILIM5) 的电流,然后VREG5 LDO 关闭,从而关闭TPS56C231x 的输出。
如果不存在这种情况,并且外部 VREG5 电源轨关闭,则 VREG5 电压将在几纳秒内切换到内部 LDO 电压(通常
为4.7V)。
7.3.4 模式选择
TPS56C231x 有一个 MODE 引脚可基于电流限制、开关频率和轻负载运行情况的组合,提供 12 种不同的运行状
态。该器件可分别在两个不同的电流限制(ILIM-1 和ILIM)下运行,支持12A 的连续电流输出。
TPS56C231x 旨在将电感器的谷值电流与电流限制阈值进行比较,因此请务必了解输出电流比谷值电流高出纹波
电流的一半。以 TPS56C231 为例,选择 ILIM 电流限制后,OCL 阈值的最小值为 14A,这意味着需要最小值为
2A 的峰峰值电感器纹波电流,才能从转换器中汲取15A 的电流而不进入过流状态。
TPS56C231x 可以在 400kHz、800kHz 和1200kHz 三种不同频率下运行,还可以在 Eco-mode 和FCCM 模式之
间进行选择。在 Eco-mode 下,TPS56C231x 以 DCM(不连续导通模式)运行,在轻负载条件下效率很高。在
FCCM 模式下,TPS56C231x 以强制 PWM(强制连续导通模式)运行,其输出电压纹波很小。该器件在启动期
间读取 MODE 引脚上的电压,并锁存至表 7-2 中列出的 MODE 选项之一。可通过将 MODE 引脚连接到 VREG5
和 AGND 之间连接的电阻分压器的中心抽头来设置该引脚上的电压。1% 电阻中的顶部电阻 (RM_H) 和底部电阻
(RM_L) 的指南如表7-2 所示。确保MODE 引脚的电压仅源自 VREG5 电源轨,因为在内部会以该电压为基准来检
测MODE 选项。MODE 引脚设置只能通过VIN 下电上电进行复位。
表7-2. MODE 引脚电阻设置
RM_L (kΩ)
RM_H (kΩ)
300
200
160
120
200
180
150
120
91
频率(kHz)
400
轻负载运行
FCCM
FCCM
FCCM
FCCM
FCCM
FCCM
DCM
电流限值
ILIM-1
ILIM
5.1
10
20
20
51
51
51
51
51
51
51
51
400
ILIM-1
ILIM
800
800
ILIM-1
ILIM
1200
1200
400
ILIM-1
ILIM
DCM
400
DCM
ILIM-1
ILIM
800
82
DCM
800
62
DCM
ILIM-1
ILIM
1200
1200
51
DCM
图 7-1 显示了 EN 引脚电压超过 EN 导通阈值后器件的典型启动序列。在 VREG5 引脚上的电压超过 UVLO 上升
阈值后,读取第一个 MODE 设置需要 144μs,从完成 MODE 到软启动的最大值约为180μs。完成对 MODE 设
置的读取后,输出电压开始出现斜坡。
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
16
Submit Document Feedback
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
VIN
EN
EN Threshold
1.225 V for Buck
EN Threshold
0.8 V for VREG5
UVLO
VREG5
tss (1.2ms)
MODE
144us
180us
1ms
VOUT
PGOOD
图7-1. 上电序列
7.3.5 软启动和预偏置软启动
TPS56C231x 具有 1.2ms 内部软启动时间,以及可通过在 SS 引脚上连接电容器来设置的外部可调软启动时间。
当EN 引脚变为高电平时,软启动充电电流(ISS) 开始为SS 和AGND 之间连接的外部电容器 (CSS) 充电。该器件
会跟踪内部软启动电压或外部软启动电压的较低者作为基准。方程式3 是软启动时间(tSS) 的公式:
CSS × VREF
TSS(S)
=
ISS
(3)
其中
• VREF 为0.6V,ISS 为6μA。
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。
7.3.6 使能端和可调节UVLO
EN 引脚控制器件的导通和关断。当 EN 引脚电压高于大约 1.2V 的导通阈值时,器件开始开关;当 EN 引脚电压
降至低于大约 1.1V 的关断阈值时,器件停止开关。如果在用户应用中分别需要不同的导通 (VSTART) 和关断阈值
(VSTOP),则可以如图 7-2 所示通过在 VIN 和 EN 之间连接电阻分压器来配置 EN 引脚。EN 引脚有一个上拉电流
Ip1,用于设置引脚悬空时的默认状态。当EN 引脚电压超过导通阈值时,该电流会增加到 Ip2。可使用方程式 4 和
方程式5 设置UVLO 阈值。
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
Submit Document Feedback
17
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
IC
VIN
R1
R2
Ip1
Ih
EN
图7-2. 可调节VIN 欠压锁定
æ
ç
è
ö
÷
ø
VENFALLING
VSTART
- VSTOP
VENRISING
R1 =
æ
ö
÷
ø
VENFALLING
I
1-
+ I
p1 ç
h
VENRISING
è
(4)
(5)
R1´ VENFALLING
STOP - VENFALLING +R1 Ip2
R2 =
V
其中
• Ip2 为4.197μA。
• Ip1 为1.91μA。
• Ih 为2.287µA。
• VENRISING 为1.225V。
• VENFALLING 为1.104V。
7.3.7 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 93% 和 108% 之间后,
PGOOD 变为无效,并在 14μs 的抗尖峰脉冲时间后悬空。TI 建议使用 10kΩ 的上拉电阻将其上拉至 VREG5。
当FB 引脚电压低于VUVP 或高于VOVP 阈值时、发生热关断时或在软启动期间,PGOOD 引脚下拉至低电平。
7.3.8 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 漏源电压。此电压与开关电流成正比。在高侧 FET 开关导通期间,开关电流以线性速率增加,此速率由以下
各项决定:
• 输入电压
• 输出电压
• 导通时间
• 输出电感值
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 70% 时,UVP 比较器会检测到这种情况并在等待 1ms 后关断器件,而器件将在
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
18
Submit Document Feedback
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
7ms 的断续时间后重新启动。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。过流状况消除后,输出电压将恢复为调节值。如果在启动期间发生 OCL 情况,则器件会立即进入断续模
式,而不会有1ms 的等待时间。
7.3.9 UVLO 保护
欠压锁定 (UVLO) 保护功能会监测内部 VREG5 稳压器电压。如果 VREG5 电压低于 UVLO 阈值电压,器件会关
断。这是非闩锁保护。
7.3.10 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 160°C),器件将关断。此保护是非闩锁
保护。在启动期间,如果器件温度高于 160°C,则器件不会开始开关,也不会加载 MODE 设置。如果器件在启动
后温度高于 TSDN 阈值,则会停止开关并使 SS 复位接地,还会开启内部放电开关以快速对输出电压放电。当温度
低于热关断阈值时,器件会重新开始开关,但不会再次重新加载MODE 设置。
7.3.11 输出电压放电
该器件具有一个 370Ω 的放电开关,可在发生如输出过压、输出欠压、TSD 以及 VREG5 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SW 节点对输出VOUT 放电。
7.4 器件功能模式
7.4.1 轻负载运行
当选择 MODE 引脚在 FCCM 模式下运行时,转换器将在轻负载条件下以连续导通模式 (FCCM) 运行。在 FCCM
期间,开关频率(fSW) 在整个负载范围内维持在一个几乎恒定的水平,因此适用于需要严格控制开关频率和输出电
压纹波的应用,但其代价是轻负载条件下的效率较低。如果选择 MODE 引脚在Eco-mode 下运行,则器件会在电
感器纹波电流的谷值过零后进入脉冲跳跃模式。Eco-mode 可在轻负载条件下以较低的开关频率保持较高的效率。
7.4.2 待机运行
TPS56C231x 将EN 引脚拉至低电平可进入待机模式。该器件在待机状态下的关断电流约为9μA。
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
Submit Document Feedback
19
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
8 应用和实施
备注
以下应用部分中的信息不属于 TI 元件规格,TI 不担保其准确性和完整性。TI 的客户负责确定元件是否
适合其用途,以及验证和测试其设计实现以确认系统功能。
8.1 应用信息
图 8-1 的原理图展示了 TPS56C231x 的典型应用。此设计可将 4.5V 至 17 V 的输入电压范围降压转换为 1.2 V,
最大输出电流为12 A。
8.2 典型应用
U1
VIN = 4.5 V - 17 V
VIN
R10
0
C9 0.1µF
2
11
1
VIN
VIN
VIN
BOOT
L1
C1
0.1µF
C2
0.1µF
C3
22µF
C4
22µF
C5
22µF
C6
22µF
EN
15
16
6
7
EN
SW
SW
VOUT
VOUT = 1.2 V
SW
VOUT
680nH
R6
0
R3
C11
C12
C13
C14
PG
PGOOD
13
FB
R7
10.0k
47µF
47µF
47µF
47µF
10.0k
FB
3
4
5
8
9
10
PGND
PGND
PGND
PGND
PGND
PGND
R8
0
C10
56pF
17
18
14
VREG5
MODE
VREG5
MODE
SS
R4
R9
10.0k
82.0k
SS
R5
51.0k
12
C8
4.7uF
0.047µF
C7
AGND
图8-1. 应用原理图
8.2.1 设计要求
表8-1. 设计参数
工作条件
参数
最小值
典型值
1.2
最大值
单位
VOUT
V
A
输出电压
输出电流
瞬态响应
输入电压
IOUT
12
40
12
20
mV
V
ΔVOUT
VIN
4.5
17
VOUT(ripple)
mV(P-P)
输出电压纹波
启动输入电压
停止输入电压
开关频率
V
V
内部UVLO
内部UVLO
800
输入电压上升
输入电压下降
fSW
kHz
DCM
工作模式
TA
25
°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 输出电压设定点
要更改应用的输出电压,请更改上部反馈电阻的阻值。通过更改此电阻,用户可以将输出电压更改为高于 0.6V。
请参阅方程式6。
æ
ö
RUPPER
VOUT = 0.6´ 1+
ç
÷
RLOWER ø
è
(6)
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
20
Submit Document Feedback
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
8.2.2.1.2 开关频率和MODE 选择
开关频率、电流限制和开关模式(DCM 或 FCCM)由连接到 MODE 引脚并位于 VREG5 至 GND 之间的分压器
进行设置。请参阅表 7-2,了解可能的 MODE 引脚配置。开关频率的选择是在更高效率和更小系统解决方案尺寸
之间进行权衡的结果。较低的开关频率可实现较高的总体效率,但外部元件相对较大。较高的开关频率会导致额
外的开关损耗,从而影响效率和热性能。此设计中选择 800kHz 作为开关频率。开关模式为 DCM,输出电流为
12A。
8.2.2.1.3 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。
可使用方程式7 和方程式8 计算流经电感器的RMS 电流和峰值电流。确保电感器的额定值能够处理这些电流。
æ
2 ö
÷
÷
÷
ø
æ
ç
ö
÷
VOUT × V
- VOUT
(
× LOUT × FSW
IN(max)
)
1
IN(max)
ç 2
I
IL(rms)=
+
×
OUT
ç
ç
è
÷
ø
12
V
ç
è
(7)
(8)
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,因此可以安全地选择饱和电流高于电流限制条件
下的峰值电流的电感器。
8.2.2.1.4 输出电容器选型
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)
fSW (kHz)
400
LOUT (µH)
0.68
0.47
0.33
1.2
COUT(min) (µF)
COUT(max) (µF)
500
CFF (pF)
RLOWER (kΩ)
RUPPER (kΩ)
300
100
88
—
—
0.6
10
0
800
500
1200
400
500
—
100
88
500
—
1.2
3.3
10
10
10
800
0.68
0.47
2.4
500
—
1200
400
88
500
—
88
500
100 –220
100 –220
100 –220
100 –220
100 –220
100 –220
45.3
800
1.5
88
500
1200
400
1.2
88
500
3.3
88
500
5.5
10
82.5
800
2.4
88
500
1200
1.5
88
700
8.2.2.1.5 输入电容器选型
方程式9 给出了所需的最小输入电容。
IOUT×VOUT
CIN(min)
=
V
INripple×V ×FSW
IN
(9)
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
Submit Document Feedback
21
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
TI 建议在输入电压引脚上使用 40µF 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。可使用方程式10 计算输入纹波电
流:
VIN(min)-VOUT
(
)
VOUT
ICIN(rms) = IOUT ×
×
VIN(min)
VIN(min)
(10)
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
22
Submit Document Feedback
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
8.2.3 应用曲线
VIN = 12V,Ta = 25°C(除非另有说明)。
100
90
80
70
60
50
40
30
20
1.206
1.205
1.204
1.203
1.202
1.201
1.2
1.199
1.198
1.197
1.196
0.001
0.01
0.1
1
10 20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
Output Current (A)
Output Current (A)
图8-3. 负载调整率
图8-2. 效率
图8-4. 输出电压纹波,IOUT = 10mA,时间=
80μS/div
图8-5. 输出电压纹波,IOUT = 12A,时间= 1μS/div
图8-6. 相对于EN 上升的启动,时间= 2ms/div
图8-7. 相对于EN 下降的关断,时间= 200μS/div
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
Submit Document Feedback
23
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
图8-8. 瞬态响应,负载阶跃= 3A –9A –3A,压摆
率设置= 2.5A/μS,时间= 100μS/div
图8-9. 瞬态响应,负载阶跃= 1.2A –10.8A –
1.2A,压摆率设置= 2.5A/μS,时间= 100μS/div
8.3 电源相关建议
TPS56C231x 旨在由经过良好调节的直流电压供电。输入电压范围为 3.8V 至 17V。TPS56C231x 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TPS56C231x 电路,TI 建议使用一些额外的输入大容量电容。典型值为100µF 至470µF。
8.4 布局
8.4.1 布局指南
• 采用四层或六层PCB 获得良好的热性能和更大的接地平面。例如,使用具有2oz 覆铜的3 英寸× 3 英寸四层
PCB。
• VIN、PGND 和SW 布线必须尽可能宽,以便降低布线阻抗并改善散热。
• 在IC 的每一侧放置相同的电容器。将这些电容器放置在每个VIN 到PGND 引脚之间,尽可能在PCB 同一侧
靠近器件放置。
• 在两个VIN 引脚附近使用过孔,并通过内部层在它们之间提供低阻抗连接。
• 在两个PGND 引脚附近使用多个过孔,并使用器件正下方的层将它们连接在一起,这有助于尽可能降低噪声
和提升散热。
• 内层1 通过PGND 到AGND 的网带进行接地。
• 内层2 有VIN 覆铜经由其过孔通向顶层VIN。
• 底层通过BOOT 布线进行接地。
• 将基准反馈连接到静默的AGND 并远离开关节点。还应使反馈电阻器和前馈电容器靠近IC。
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
24
Submit Document Feedback
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
8.4.2 布局示例
Rlower
Css
CVREG5
MO
DE
RM_H
RM_L
OOT
Top Line
VIN Plane
Bottom Line
SW Plane
GND Plane
VOUT Plane
图8-10. 布局示例
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
Submit Document Feedback
25
Product Folder Links: TPS56C231
TPS56C231
ZHCSNT8 –AUGUST 2022
www.ti.com.cn
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™, 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 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。
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。
Copyright © 2023 Texas Instruments Incorporated
26
Submit Document Feedback
Product Folder Links: TPS56C231
PACKAGE OPTION ADDENDUM
www.ti.com
2-Nov-2022
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)
TPS56C231LRNNR
TPS56C231RNNR
ACTIVE
ACTIVE
VQFN-HR
VQFN-HR
RNN
RNN
18
18
3000 RoHS & Green
3000 RoHS & Green
NIPDAU
Level-2-260C-1 YEAR
Level-2-260C-1 YEAR
-40 to 125
-40 to 125
C231L
56C231
Samples
Samples
NIPDAU
(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 OPTION ADDENDUM
www.ti.com
2-Nov-2022
Addendum-Page 2
PACKAGE OUTLINE
RNN0018A
VQFN-HR - 1 mm max height
SCALE 3.200
PLASTIC QUAD FLATPACK - NO LEAD
3.6
3.4
B
A
PIN 1 INDEX AREA
3.6
3.4
30.000
ALTERNATE PIN 1 ID SHAPE
1.0
0.8
C
SEATING PLANE
0.08 C
0.05
0.00
0.6
1.0
0.9
8X
0.35
0.25
2X
(0.2) TYP
7
6
8
5
4X 0.55
0.3
0.2
6X
2.5
2X
2X 0.65
2.3
PKG
2X
0.925
0.45
0.35
12
8X
2X
1
2X 0.575
SEE ALTERNATE
PIN 1 ID DETAIL
18
13
0.3
0.2
SYMM
0.45
0.35
7X
0.1
0.05
C B A
5X 0.5
2.5
0.45
0.35
C
ALL PADS
4222688/E 03/2021
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
RNN0018A
VQFN-HR - 1 mm max height
PLASTIC QUAD FLATPACK - NO LEAD
(2.5)
2X (1.65)
5X (0.5)
SYMM
18
13
8X (0.6)
(1.65)
8X (0.25)
(R0.05) TYP
1
EXPOSED METAL
TYP
12
2X (0.925)
2X (0.4)
11
2X (0.35)
2
PKG
0.000
2X
(2.6)
2X (0.3)
(0.65)
2X (0.85)
8
2X (1.4)
5
6X (0.25)
8X (1.15)
6
7
2X (0.3)
2X (0.3)
8X (1.375)
LAND PATTERN EXAMPLE
SOLDER MASK DEFINED
EXPOSED METAL SHOWN
SCALE:25X
0.05 MIN
ALL AROUND
0.05 MAX
ALL AROUND
METAL UNDER
SOLDER MASK
METAL EDGE
SOLDER MASK
OPENING
EXPOSED
METAL
EXPOSED
METAL
SOLDER MASK
OPENING
NON SOLDER MASK
DEFINED
SOLDER MASK DEFINED
SOLDER MASK DETAILS
(PREFERRED)
4222688/E 03/2021
NOTES: (continued)
3. 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).
4. Solder mask tolerances between and around signal pads can vary based on board fabrication site.
www.ti.com
EXAMPLE STENCIL DESIGN
RNN0018A
VQFN-HR - 1 mm max height
PLASTIC QUAD FLATPACK - NO LEAD
(2.5)
(1.65)
5X (0.5)
SYMM
13
18
8X (0.6)
(1.65)
8X (0.25)
1
EXPOSED
METAL, TYP
2X (0.925)
2X (0.36)
12
6X (0.3)
2
11
2X (0.35)
(0.2825)
PKG
0.000
6X
(0.733)
2X (0.3)
(0.651)
2X (0.85)
2X (1.4)
8
5
(1.585)
6X (0.25)
8X (1.15)
EXPOSED METAL
TYP
EXPOSED METAL
TYP
7
6
8X (1.375)
(R0.05) TYP
(0.3) TYP
SOLDER PASTE EXAMPLE
BASED ON 0.125 mm THICK STENCIL
PRINTED SOLDER COVERAGE BY AREA UNDER PACKAGE
PADS 6 & 7: 83% - PADS 2 & 11: 90%
SCALE:30X
4222688/E 03/2021
NOTES: (continued)
5. For alternate stencil design recommendations, see IPC-7525 or board assembly site preference.
www.ti.com
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。
这些资源如有变更,恕不另行通知。TI 授权您仅可将这些资源用于研发本资源所述的 TI 产品的应用。严禁对这些资源进行其他复制或展示。
您无权使用任何其他 TI 知识产权或任何第三方知识产权。您应全额赔偿因在这些资源的使用中对 TI 及其代表造成的任何索赔、损害、成
本、损失和债务,TI 对此概不负责。
TI 提供的产品受 TI 的销售条款或 ti.com 上其他适用条款/TI 产品随附的其他适用条款的约束。TI 提供这些资源并不会扩展或以其他方式更改
TI 针对 TI 产品发布的适用的担保或担保免责声明。
TI 反对并拒绝您可能提出的任何其他或不同的条款。IMPORTANT NOTICE
邮寄地址:Texas Instruments, Post Office Box 655303, Dallas, Texas 75265
Copyright © 2023,德州仪器 (TI) 公司
相关型号:
TPS57112-Q1
2.95-V to 6-V Input, 2-A Output, 2-MHz, Synchronous Step-Down Switcher With Integrated FETs ( SWIFTâ¢)
TI
TPS57112QRTERQ1
2.95-V to 6-V Input, 2-A Output, 2-MHz, Synchronous Step-Down Switcher With Integrated FETs ( SWIFTâ¢)
TI
TPS57114-EP
TPS57114-EP 2.95-V to 6-V Input, 3.5-A Output, 2-MHz, Synchronous Step-Down SWIFT⢠Converter
TI
TPS57114-EP_15
TPS57114-EP 2.95-V to 6-V Input, 3.5-A Output, 2-MHz, Synchronous Step-Down SWIFT⢠Converter
TI
©2020 ICPDF网 联系我们和版权申明